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摘要：薄板不锈钢容器在现代制造业中有着广泛的应用。不同焊接方法其焊接成本差异较大。以往的焊接成本对比，均为九十年代的相关数据，同时它是在不同坡口尺寸条件下进行的。本文则是通过对相同坡口尺寸的常用焊接方法的成本分析，并且给出了目前条件下的焊接成本，从而为相关企业提供了相应的焊接方法选择依据。
关键词：不锈钢；焊接成本；分析对比
0 概述
目前的不锈钢压力容器生产企业，普遍采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺，如钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）、药芯焊丝电弧焊（FCAW）、埋弧自动焊（SAW）等。对于4～10mm的1Cr18Ni9Ti薄板不锈钢，主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）和药芯焊丝电弧焊（FCAW）；而对于4～10mm的304薄板不锈钢(相当于我国的0Cr18Ni9)，则主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW），由于药芯焊丝电弧焊（FCAW）采用的保护气体为Ar+CO2，易使焊接接头产生增碳问题，导致其耐腐蚀性能下降，故对于低碳、超低碳不锈钢的焊接，一般情况下不采用药芯焊丝电弧焊。
我公司的4～10mm的薄板不锈钢，均为低碳、超低碳不锈钢，原来均采用钨极氩弧焊。随着市场竞争的加剧以及国外制造中心向中国的转移，该焊接方法已不能完全适应现代制造业的要求。为此，低成本、高效化的焊接方法推广应用就显得尤为重要。
本文以板厚8mm的低碳、304不锈钢为例，对其常用焊接方法及焊接成本进行分析和对比。
1 焊接方法分析
钨极氩弧焊采用的保护气体为纯Ar，焊接时它既不与金属起化学反应，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其它焊接缺陷，同时因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便，使输入焊缝的焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成型。钨极氩弧焊的最大缺点是熔深浅、熔敷速度慢、生产效率低，因而其焊接变形也就较大。
焊条电弧焊由于操作灵活、方便，焊接设备简单、易于移动，设备费用比其它电弧焊方法低，因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊（GMAW）、埋弧自动焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内的清渣是比较繁琐的。
熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于采用Ar或在Ar中添加了少量的O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。该焊接方法的电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝的熔化速度和焊缝的熔敷速度高，焊接生产效率高，尤其适于中等厚度和大厚度结构的焊接。该焊接设备比较复杂，设备成本较高。
表1给出了薄板不锈钢常用焊接方法的相关数据［１］［２］。该表中的GTAW焊的熔敷速度为实际测量的数据。 表1 薄板不锈钢常用焊接方法数据
（图片）2 低碳、超低碳薄板不锈钢焊接成本对比
对于薄板不锈钢压力容器，由于其特殊性及相关标准的要求，因而对打底焊的焊缝背面的质量要求比较高。
对于打底焊而言，钨极氩弧焊（GTAW）均优于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）等焊接方法，这主要是由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便；同时，该种焊接方法对焊工的操作技能、接头的组对质量要求不高。因此，对于单面焊双面成型的焊接接头，其打底焊均采用钨极氩弧焊（GTAW）。对于不锈钢的焊接，焊接时必须充背面保护气（通常为纯Ar），以防止焊缝背面的氧化。
2.1 焊接成本对比
表2给出了板厚8mm、材质304不锈钢对接接头的焊接成本对比［１］［３］［４］。表中的焊材、气体及工资的价格均是按照目前的价格进行计算的。GTAW焊的Ф2.4mm的焊丝是直条的，长度为36英寸，每根焊丝的剩余长度约80～100mm；不锈钢焊条的剩余长度约50～80mm。
当然，焊接成本还包括焊接设备的折旧、维修等费用。由于该费用很少，故本文未予考虑。
各种焊接数据的计算公式为［３］：
焊材消耗量=需要金属量÷综合熔敷效率
焊材费用=焊材消耗量×焊材单价
燃弧时间=需要金属量÷熔敷速度
气体费用=气体流量×燃弧时间×气体单价
总作业时间=燃弧时间+其它时间
工资费用=总作业时间×工资单价
电力费用=（焊接电流×电弧电压×燃弧时间×单价）÷60000
焊接成本=焊材费用+气体费用+工资费用+电力费用
2.2 焊接成本分析
以往的资料所进行的焊接成本对比，均是九十年代初的相关数据，它是在不同坡口尺寸条件下进行的，且主要是对碳钢、中厚板常用的药芯焊丝电弧焊、实芯焊丝CO2电弧焊、焊条电弧焊等焊接方法进行成本对比与分析。
表2的焊接成本是对于相同的坡口尺寸、薄板不锈钢进行对比的。市场经济条件下的产品随客户要求的不同而不同，且对于生产制造企业而言，产品也会随不同板厚而采取更加经济的焊接工艺。因此，相同类别的焊接接头，如果采用不同的坡口尺寸，会给生产带来许多弊端和不便。
由表2的数据可以看出，对于70°的V型坡口、304材质、8mm板厚的对接次之，GTAW+MIG最低。GTAW+MIG的焊接成本约为GTAW的67%左右，其焊接生产效率为GTAW的3.1倍左右。不仅如此，由于MIG焊的焊接热输入少，因而GTAW+MIG的焊接变形比GTAW要小的多，它更有力于产品的质量保证。
3 结论
通过表2的焊接成本对比，可以得到如下结论：
（1） GTAW+MIG焊的焊接成本低，生产效率高，应加以推广应用。
（2） 对于薄板不锈钢的焊接，提供了焊接方法的选择依据。
参考文献：
1．王文翰， 焊接技术手册［M］. 河南：科学技术出版社，2000.14～18
2． 张文钺， 金属熔焊原理及工艺（上册）［M］. 北京：机械工业出版社，1979.208～210
3． 陈帮固 许玉环， 药芯焊丝---焊材工业面临的机遇与挑战［J］. 焊接技术，1994，1
4． 王玉砚 尹士科译， 神钢焊接材料手册［N］. 株式会社神户制钢所，1998.210～263
11/9/2006
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