電弧焊工藝生產(chǎn)不銹鋼焊管時(shí)，熔化金屬的熱源是焊接電弧。電弧是發(fā)生在電極與氣體介質(zhì)中的持續(xù)大功率放電。通常情況下氣體是不導(dǎo)電的，為了使其導(dǎo)電，必須使之電離，即必須在氣體中形成足夠數(shù)量的自由電子和正離子。氣體間隙電離的過程和電弧的形成過程如下：當(dāng)弧焊電源輸出端的兩個(gè)極即電極與不銹鋼焊接管短路時(shí)，表面局部突出部位首先接觸，在接觸區(qū)域有電流通過，金屬熔化并形成液態(tài)小橋，拉開電極則小橋爆斷，使金屬受熱氣化。當(dāng)電極與焊管分離后，在極小的間隙中，由于電源電壓作用，形成較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，電子在電場(chǎng)的作用下，自陰極逸出，形成“電子發(fā)射”。陰極發(fā)射出的電子，在電場(chǎng)的作用下快速向陽極運(yùn)動(dòng)，與中性氣體粒子相撞并使其電離，分離成電子和正離子。電子被陽極吸收，而正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，形成電弧放電過程。為了提高交流電弧燃燒的穩(wěn)定性，在焊條藥皮或焊劑中加入穩(wěn)弧劑。穩(wěn)弧劑主要是由容易電離的鉀、鈉等堿金屬組成。加入這些鹽類，可以降低氣體的電離電位，容易發(fā)生電離。

    焊接電弧是能量比較集中的熱源，用于熔化母材和填充金屬。焊接電弧電壓在整個(gè)弧長(zhǎng)上的分布是不均勻的，明顯地分為三個(gè)區(qū)域?？拷帢O一段極小的長(zhǎng)度 為陰極壓降區(qū)；靠近陽極一段極小的區(qū)域，稱為陽極壓降區(qū)；中間部分為弧柱區(qū)，弧柱區(qū)的長(zhǎng)度可以近似代表整個(gè)弧長(zhǎng)，如圖所示。燃燒過程中，在電極和母材上形成的活性斑點(diǎn)是電極和不銹鋼焊接管的最熱點(diǎn)，電弧電流都由此通過。陰極上的活性斑點(diǎn)稱為陰極斑點(diǎn)，陽極上的活性斑點(diǎn)稱為陽極斑點(diǎn)。電弧陰、陽兩極的最高溫度接近于材料的沸點(diǎn)。一般情況下，陽極斑點(diǎn)溫度略高于陰極斑點(diǎn)溫度，而在不銹鋼焊管生產(chǎn)的電弧中，弧柱區(qū)是電子和離子移動(dòng)最頻繁的地方，因而溫度最高。焊條電弧焊時(shí)，電弧的溫度可達(dá)6000~ 7000℃。隨著焊接電流的增大，弧柱的溫度也增高。焊接不銹鋼管電弧各區(qū)產(chǎn)生的熱量與電壓分布有著直接的關(guān)系，在陰極和陽極區(qū)域，有較大的電壓降，產(chǎn)生較多的熱量。在弧長(zhǎng)較短的情況下，弧柱只有幾伏的壓降，其產(chǎn)生的熱量，只占電弧產(chǎn)生熱量的較小部分。由此可見，兩個(gè)極區(qū)對(duì)焊條與母材的加熱和熔化起主要作用。

    電弧電壓決定于電弧長(zhǎng)度和焊接電流值，這種關(guān)系稱為電弧的靜態(tài)伏安特性，圖為弧長(zhǎng)時(shí)的電弧靜態(tài)伏安特性曲線。圖中曲線分為3段：段1為焊條電弧焊的電弧區(qū)間，段2為低電流密度和中等電流密度粗焊絲自動(dòng)埋弧焊電弧區(qū)間，段3表示細(xì)焊絲犬電流密度的半自動(dòng)氣體保護(hù)焊和埋弧焊電弧區(qū)間。由曲線可以看出，當(dāng)焊接電流值不大時(shí)，隨著電流的增大，電弧電壓急劇降低。在焊條電弧焊區(qū)間，弧長(zhǎng)基本保持不變，近似為平特性，若在一定范圍內(nèi)改變電流值，電弧電壓幾乎不發(fā)生變化，因而焊接電流在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，電弧均能穩(wěn)定燃燒。

    在電弧高溫下，不銹鋼焊管焊縫與空氣中的主要成分氧和氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，熔池金屬與空氣接觸，也生成氧化物和氮化物，熔池凝固后就可能導(dǎo)致接頭性能變壞，因此必須用氣體或熔渣來覆蓋保護(hù)電弧和熔池，以阻礙或減少熔池金屬與空氣的接觸。保護(hù)方法亦會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性和其他特性。圖給出焊條對(duì)焊接電弧和熔池的保護(hù)情況。涂覆于焊條外的藥皮，在電弧熱的作用下產(chǎn)生氣體，阻止空氣與熔池接觸。藥皮中還含有混合物的成分，在電弧高溫作用下熔化，它可與金屬表面的有害物質(zhì)如氧化物等發(fā)生作用，生成熔渣，浮于熔池表面，并在新凝固的金屬表面結(jié)成渣殼，對(duì)其起保護(hù)作用，以防止凝固了的不銹鋼焊管焊縫與空氣接觸。