在以往的工作中焊接20钢管时全部采用SMAW方法，但SMAW在打底时接头和收尾处很容易产生气孔、夹渣、未焊透等缺陷。为了避免这些问题，现改用TIG打底和SMAW填充、盖面的焊接工艺。通过实践获得了较为理想的结果，现以Ф159mm×10mm的蒸汽管道对接焊为例探讨焊接工艺。
1、焊接性分析
20钢属于碳素结构钢中的低碳钢，该种钢材含碳量低，锰、硅的含量也较少，通常情况下不会因焊接而出现严重的淬火组织，这种钢材还具有优良的塑性和冲击韧性，其焊接接头的塑性和冲击韧性也较好。焊接时，一般不需要进行预热、焊后缓冷和后热处理，焊后也不需要热处理改善组织。可以说，整个焊接过程中毋需特殊的工艺措施，就可得到质量满意的焊接接头。所以20钢具有优良的焊接性。但由于蒸汽管道的工作条件苛刻，对焊接接头的质量要求很高，全部采用SMAW焊接时易出现一些缺陷，不能满足使用条件的要求，所以采用TIG打底和SMAW焊条填充、盖面的焊接工艺。
2、焊接材料的选择
2.1 所选的焊接材料（焊条、焊丝、钨极、氩气）等的质量必须符合国家标准，并且有相应的合格证。
2.2 焊条的选用， 根据等强度原则，可选择E4303（J422）和E4315（J427）焊条，但为了提高其焊接工艺性能和抗裂性，所以选择E4315（J427）焊条作为SMAW填充及盖面层的焊接材料。
2.3 焊丝选用常含Si、Mn元素较多的H08Mn2SiA焊丝。
2.4 钨极选用含氧化铈2.0%铈钨极，氩气纯度要达到99.99%。
2.5 焊接设备采用YD-400AH3HGF逆变直流电弧焊机。
3、焊接前准备
3.1 施焊前坡口两侧管口附近各20mm范围内要打磨干净，焊丝表面要擦干净油污、锈蚀，直至露出金属光泽，以防铁锈、油污等杂质进入熔池，而影响焊接质量。组对时保证内壁平齐，错边≤1.0mm。
3.2 将E4315（J427）焊条 ，经过350～400℃×1h的烘干，烘干后将焊条装入保温筒内，准备随用随取。
3.3 定位焊，使用与正式施焊时相同的焊接材料，并严格遵守相同的工艺条件，采用TIG点焊，焊缝长度为10～15mm，点三点，分别点在“9点”、“12点”和“3点”的位置，将点焊两端修磨成斜坡形，保证接头处过渡圆滑。
3.4 点焊处如有裂纹、气孔等缺陷时，必须重新修磨干净，才能施焊。
3.5 焊接方法，采用多层多道焊接，焊接方法与顺序为TIG焊打底，SMAW填充、盖面，其焊接工艺参数如表1。
表1 TIG焊接工艺参数
4、焊接操作
4.1 TIG打底焊
4.1.1将整个焊缝分左右两个半圈进行焊接，在仰焊位置起焊，平焊位置收弧，每个半圈都存在仰、立、平三个不同的焊接位置。
4.1.2焊枪角度：钨极与管子轴线成90°，焊丝沿管子切线方向与钨极成95°～100°角。
4.1.3使用两点送丝法焊接，在整个施焊过程中，应保持等速送丝，焊丝端部始终处于氩气保护区内。
4.1.4焊缝接头方法：施焊过程中断或更换焊丝时，应先将收弧处焊缝打磨成斜坡状，在斜坡后约10mm处重新引弧，电弧移到斜坡内时稍加焊丝，当焊至斜坡处接头时，电弧稍作停留，暂缓送丝，待熔池与斜坡端完全熔化后再送丝。同时，焊枪应作小幅度摆动，使接头部位充分熔合，形成平整的接头。
4.1.5焊缝收弧方法：收弧时，应向熔池送入2～3滴填充金属使熔池饱满，同时将熔池逐步过渡到坡口侧，电弧熄灭后，应延长对收弧处氩气保护，以避免氧化、出现弧坑裂纹及缩孔。前半圈焊完后，后半圈施焊时方法与上述接头焊相同，其余部位焊接方法与前半圈相同。 4.2 SMAW填充、盖面焊
4.2.1将焊缝用钢丝刷清理干净，若有缺陷时重新打磨后须按原工艺参数补焊。
4.2.2采用SMAW焊接工艺参数如表2。
表2 SMAW焊接工艺参数
4.2.3焊条角度，仰焊和下爬坡位置焊接时，焊条与管子切线的倾角为80°～85°，当焊接上爬坡和平焊位时，焊条与管子切线的夹角为85°～90°。
4.2.4运条方法，用锯齿形运条方法，焊条末端作锯齿形向前摆动，并在两侧稍作停留，以防止产生咬边。
4.2.5焊缝接头位置要注意，当焊条焊到焊缝的起头或结尾处时，即将电弧略微拉上一些，然后继续向前。焊接一定的距离（10～15mm），使接头处有良好的焊透后再逐渐拉长电弧而使其熄灭。
5、焊接时周围环境 当施焊时环境出现下列任何一种情况时，应采取有效的防护措施，否则会产生焊接缺陷。
5.1 TIG打底焊时风速大于1m/s会造成氩气流絮乱，空气被带入熔池产生气孔 ，应采用挡风措施或加大氩气流量。
5.2 SMAW焊接时，如果风速大于10m/s时，应采取加挡风板防风措施。因为风速过大易引起飞溅，风会吹开熔渣使保护不良，焊缝易出现气孔等缺陷。
6、焊后检查 焊完后打掉焊渣，用钢丝刷将焊缝彻底清理干净，先用肉眼检查，合格后再按要求进行X射线探伤，其合格率超过99%。
7、 结束语 采用TIG打底焊，SMAW填充、盖面的焊接工艺，解决了20钢蒸汽管道的焊接时易产生气孔、夹渣和未焊透缺陷的问题，焊接接头的合格率由以前的90%提高到了现在的99%以上，证明该焊接工艺方法相当成功，既能保证焊接质量，又可提高工作效率。
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