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。 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。
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。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
焊接方法 | TIG | SMAW | MIG |
热源：最小加热面积(cm2) | 10-3加密存储 | 绞车滚筒10-2 | 10-4 |
特性：最大功率密度(W/cm2) | 1.5×104 | 104 | 104～105 |
热效率：（功率有效系数） | 0.77～0.99 | 0.77～0.87 | 0.66～0.69 |
焊接电流（A） | 100～130 | 170～200 | 高纯球形硅微粉200～300 |
焊接速度：焊材直径(mm) | Φ2.4 | Φ4.0 | Φ1.2 |
及效率：熔敷速度(g/min) | 7～10 | 18～22 | 75～85 |
熔敷效率(%) | 98～100 | 55～60 | 96～99 |
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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。
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。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。
表2薄板不锈钢常用焊接方法的成本对比
焊接方法 | GTAW | GTAW+SMAW | GTAW+MIG |
施焊条件 | V型坡口，对接接头，单面焊双面成型。 母材厚度为8mm，材质为304；坡口角度70°，钝边0mm，根部间隙2.0mm |
焊 接 规 范 | 焊丝直径(mm) | 打底焊 | Φ2.4 | Φ2.4 | Φ2.4 |
填充及盖面 | Φ2.4 | ---- | Φ1.2 |
焊条直径(mm) | 打底焊 | ---- | ---- | ---- |
填充及盖面 | ---- | Φ4.0 | ---- |
焊接电流(A) | 打底焊 | 110 | 110 | 110 |
填充及盖面 | 130 | 170 | 140 |
电弧电压(V) | 打底焊 | 12 | 12 | 12 |
填充及盖面 | 12 | 24 | 24 |
糖尿病检测仪焊缝厚度(mm) | 打底焊 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
填充及盖面 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
焊 材 费 用 | 气体流量(L/min) | | 20 | 20 | 20 |
需要金属量(g/m) | 打底焊 | 74.4 | 74.4 | 74.4 |
填充及盖面 | 407.9 | 407.9 | 407.9 |
综合熔敷效率(%) | 打底焊 | 90 | 90 | 90 |
填充及盖面 | 90 | 48 | 98 |
| 间歇式轮转机 焊材消耗量(g/m) | 焊丝 | 535.9 | 82.7 | 82.7+416.2=498.9 |
焊条 | ---- | 849.8 | ---- |
焊材单价(元/kg) | 焊丝 | 70.0 | 70.0 | 70.0 |
焊条 | ---- | 34.0 | ---- |
焊材费用(元/m) | | 37.51 | 5.79+28.89=34.68 | 34.92 |
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气 体 费 用 | 熔敷速度(g/min) | 打底焊 | 7 | 7 | 7 |
填充及盖面 | 10 | 20 | 80 |
燃弧时间(min/m) | 打底焊 | 10.6 | 10.6 | 10.6 |
填充及盖面 | 40.8 | 20.4 | 5.1 |
| 光耦电路 气体单价(元/L) | 0.003 | 0.003 | 0.003/0.012 | |
气体费用(元/m) | 焊接气体 | 3.09 | 0.64 | 1.85 |
背面保护气体 | 3.09 | 1.86 | 0.95 |
其 它 费 用 | 其它时间(min/m) | 层间冷却时间 | 3×20=60 | 3×20=60 | 1×20=20 |
清渣时间 | 3×3=9 | 1×3+2×10=23 | 1×3=3 |
总作业时间(min/m) | | 120.4 | 114.0 | 38.7 |
工资单价(元/h) | | 11.36 | 11.36 | 11.36 |
工资费用(元/m) | | 22.80 | 21.58 | 7.33 |
电力费用(元/m) | | 0.64 | 0.92 | 0.26 |
| 焊接成本(元/m) | | 67.13 | 59.68 | 45.31 |
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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：
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。
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。
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