淺析多層多道焊

文清平，吳 智

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628017)

隨著世界制造中心向中國(guó)遷移，中國(guó)在制造領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，焊接作為制造領(lǐng)域最重要的制造手段之一，也在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著制造裝備的發(fā)展，傳統(tǒng)的單道焊或者單道多層焊已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，為此在厚板焊接中，大量采用多層多道焊。

1 原理

1.1 焊接熱循環(huán)調(diào)整

實(shí)施多層多道焊時(shí)，因焊縫截面不受限制，能在較大范圍內(nèi)調(diào)整熱輸入和焊接速度，因此對(duì)焊接熱循環(huán)的調(diào)整較大。

對(duì)于不易淬火鋼，可降低過(guò)熱區(qū)高溫停留時(shí)間，防止晶粒粗大，減少魏氏體組織，此外多層多道焊后，焊道對(duì)前一焊道和熱影響區(qū)進(jìn)行再加熱。在AC 3以上再加熱區(qū)，發(fā)生正火那樣的組織轉(zhuǎn)變，形成細(xì)小等軸晶，細(xì)化晶粒。在此溫度范圍的焊縫柱狀晶消失，塑性和韌性得到改善。

對(duì)于易淬火鋼，在回火溫度加熱區(qū)，使淬硬組織軟化，塑性和韌性得到改善。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)多層多道焊熱輸入和冷卻時(shí)間，改變焊接順序，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力。

1.2 焊縫結(jié)晶的調(diào)整

焊縫結(jié)晶通常是從熔合線上未熔化晶粒開(kāi)始結(jié)晶，沿著與散熱相反方向長(zhǎng)大，形成柱狀晶，因此焊縫中心線附近往往后結(jié)晶，由于焊縫化學(xué)成分的偏析，造成凝固溫度高的金屬先結(jié)晶，凝固溫度低的金屬后結(jié)晶，在結(jié)晶處存在低熔點(diǎn)的共晶雜質(zhì)，造成宏觀偏析產(chǎn)生熱裂紋、夾雜、氣孔。

多層多道焊由于將單道分為數(shù)道，結(jié)晶時(shí)焊縫雜質(zhì)元素偏析分散，不會(huì)集中與焊縫中心線上，可避免產(chǎn)生焊縫中心線熱裂紋。

1.3 提高生產(chǎn)效率控制融合比

在異質(zhì)鋼的焊接中，多層多道焊通過(guò)調(diào)整焊縫寬度及熱輸入，對(duì)焊接性差的一側(cè)母材，采用小焊接能量，不擺動(dòng)焊接過(guò)渡層；在焊接性較好的一側(cè)，采用較大線能量，既能控制熔合比，又能提高生產(chǎn)效率。

2 分類及應(yīng)用

多層多道焊在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)不同情況可分為：

（1）長(zhǎng)段多層多道焊。所謂的長(zhǎng)段多層多道焊，就是每道焊縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)，并在1 m以上，因此在下一道焊縫焊接前，前層焊縫已冷卻到較低溫度，并可以根據(jù)結(jié)構(gòu)受熱情況，調(diào)整焊接順序，有效控制焊接變形。

（2）短段多層多道焊。所謂的短段多層多道焊，就是分段逐層焊接，每段焊道長(zhǎng)度較短，僅為50～500 mm。采用短段多層多道焊時(shí)，可獲取窄熱循環(huán)曲線，使得奧氏體轉(zhuǎn)變溫度AC 3以上停留時(shí)間短，避免奧氏體晶粒粗化。同時(shí)由于采用短段多層焊接，當(dāng)焊縫冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，再立刻焊接第二層，這樣第一層焊縫及熱影響區(qū)金屬受到第二層焊縫焊接時(shí)熱的作用，溫度有所上升，減慢了冷卻速度，可有效避免淬硬組織出現(xiàn)。

短段多道多層焊，可以解決高溫停留時(shí)間與冷卻速度難以同時(shí)降低的矛盾。這種熱循環(huán)調(diào)節(jié)，十分適用于焊后晶粒容易長(zhǎng)大且容易淬火的鋼種。應(yīng)用短段多層焊，主要是合理確定每段焊縫的長(zhǎng)度，如果焊道過(guò)長(zhǎng)，則前一焊縫已冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下，并產(chǎn)生馬氏體組織，可能產(chǎn)生裂紋；若焊道過(guò)短，則會(huì)是焊縫及熱影響區(qū)在高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成晶粒粗化。

3 操作注意事項(xiàng)

（1）焊縫形面應(yīng)圓滑過(guò)渡，防止應(yīng)力集中；

（2）每層焊縫避免產(chǎn)生夾角及除第一層焊縫外應(yīng)錘擊焊縫消除應(yīng)力，每道焊縫都要清渣，防止產(chǎn)生夾渣；

（3）不開(kāi)坡口角焊縫，第一層應(yīng)采用較大電流保證根部焊透，蓋面層采用較小電流，以保證成形美觀；

（4）多道焊的時(shí)候焊槍不需要擺動(dòng)，在多道焊的時(shí)候擺動(dòng)容易產(chǎn)生層間未熔合的缺陷，而且多層多道焊接焊槍角度也很重要，焊槍角度不正確也容易引起層間未熔合缺陷。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用多層多道焊，選擇合理的焊接工藝措施，不但能夠控制結(jié)構(gòu)的焊接形變和應(yīng)力，而且能保證焊縫的組織和性能，有效提高產(chǎn)品品質(zhì)。

[1]中國(guó)機(jī)械焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)（第三卷）·焊接結(jié)構(gòu)編 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]徐粗雄.焊接工藝500問(wèn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.