钨极惰性气体保护焊（Tungsten Inert Gas,TIG）以焊接过程稳定、焊接质量高、成本低等优点而成为薄壁不锈钢管焊接生产的主要工艺方法,而不锈钢管的连续焊接生产使得钨极容易产生严重烧损而影响焊管质量。在生产中钨极的更换一般根据焊工的经验而决定,容易造成滞后而影响焊管质量的稳定性。为了实现薄壁不锈钢管焊接生产过程中钨极更换的标准化,本文研究了 TIG焊接过程中钨极烧损规律,定量揭示了钨极烧损过程中端部形状演变规律及其对电弧形态和焊缝成形的影响,并开发了钨极使用寿命的评估和预警系统,实现了钨极更换的及时性和标准化。基于循环水冷铜板设计了定点钨极烧损试验平台,系统研究不同焊接工艺参数条件下钨极烧损过程。结果表明,钨极的烧损主要分为“缓慢烧损”、“脱落”与“膨胀”三种形式,钨极端部形状主要表现为“椭球状”与“圆台状”,而“缓慢烧损”为一种通用的烧损形式,且其会导致弧根宽度Ra和电弧直径Rb的缓慢增大。当焊接电流增大或采用小的钨极锥角和钨极直径时,钨极将产生“脱落”,导致Ra迅速增加6.3%。当钨极初始或者脱落后端部形状为“圆台状”时,烧损过程中将出现“膨胀”烧损形式,导致Ra与Rb降低5.7%与2.3%。在钨极燃弧工作的非稳定阶段末期至最终阶段末期,钨极烧损导致Ra与Rb分别增大13.3%与3.5%,但其对Ra影响较大,而对Rb影响较小。为了研究实际工况条件下钨极烧损对电弧形态和焊缝成形的影响,在不锈钢管焊接生产线搭建钨极烧损视觉监测系统。结果表明,在较大电流范围内,钨极会产生多次脱落现象,烧损量较大,钨极轴向缩短量可达0.62 mm,与试验室中钨极的烧损规律存在着一定的差异。电弧形态发生明显扩张,电弧产生后拖,与焊接初始阶段相比,焊缝不合格时TIG电弧的Ra和Rb分别增大了 63.6%、12.5%,电弧特征参数比值Rb/Ra降低了31.2%。因此,随着钨极的烧损,电弧压力降低,焊缝背面熔宽降低甚至造成未焊透。与焊接初始阶段相比,其正面和背面热影响区宽度分别增大了 43.5%、161.0%。为了实现钨极更换的标准化,避免因钨极更换过迟造成的质量问题,开发了钨极烧损视觉监测系统,对不锈钢管TIG焊接生产过程中钨极状态进行实时监测。将当钨极烧损导致生产的钢管焊缝出现未焊透缺陷时的烧损量定义为钨极烧损量的临界值,通过确定钨极烧损量的安全系数,得出钨极更换的临界烧损量,对达到钨极更换临界烧损量的生产线发出钨极更换预警。钨极烧损视觉监测系统为实现薄壁不锈钢管焊接生产中钨极更换的标准化提供技术支撑,对于降低薄壁不锈钢管焊接生产成本,提高生产效率具有重要的工程应用价值。