關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)窄間隙焊接技術(shù)的分析

孫海洋

（身份證號：133029198111182136）

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)窄間隙焊接技術(shù)的分析

孫海洋

（身份證號：133029198111182136）

本文從窄間隙焊接技術(shù)入手，結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的實際情況，闡明了我國建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用窄間隙焊接技術(shù)的基本思路，明確提出了窄坡口焊接技術(shù)新觀點，指明了技術(shù)路線的方向，制定了應(yīng)用技術(shù)研究的新課題。

窄間隙焊；焊接接頭；窄坡口焊；技術(shù)

1 窄間隙焊的技術(shù)關(guān)鍵

實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、高可靠性的窄間隙焊并非易事，因為在窄而深的坡口內(nèi)進行電弧焊接，傳統(tǒng)坡口下的傳統(tǒng)焊接工藝難以保證焊接質(zhì)量，如果不采用多層多道焊技術(shù)，焊縫金屬的一次結(jié)晶極易產(chǎn)生區(qū)域偏析，進而產(chǎn)生熱裂紋。除此之外，在技術(shù)上尚有如下困難：

（1）在窄間隙焊接條件下，若采用傳統(tǒng)焊接技術(shù)，電弧軸線基本與坡口面（坡口側(cè)壁）平行，一般情況下連能量密度很低的電弧周邊也難以作用到坡口側(cè)璧，更不用說能量密度最高的電弧中心了，這就導(dǎo)致了側(cè)璧均勻熔合的可靠性差，在線能量低時這種情況尤為突出，這是窄間隙焊的最大困難。

（2）在窄而深的坡口內(nèi)進行氣體保護焊明弧焊接時，焊接的飛濺對工藝可靠性影響極大。當(dāng)飛濺聚集到噴嘴端口和導(dǎo)電嘴出口處，會影響氣體的保護效果和送絲穩(wěn)定性；飛濺若粘合或焊在側(cè)璧上，將直接導(dǎo)致焊槍運行困難甚至短路。

（3）對工藝參數(shù)的穩(wěn)定和電弧空間作用位置的控制要求極高。因為工藝參數(shù)的穩(wěn)定精度和電弧作用的位置精度直接影響到層、道間以及與側(cè)璧之間的熔合質(zhì)量（中、低線能量時尤為突出）；窄而深的坡口內(nèi)清渣極為困難，且保護氣體的送達和層流狀態(tài)的保持直接決定對焊接區(qū)的冶金保護，焊槍運行不暢直接影響氣體保護。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用窄間隙焊的大致情況

目前，國外已研制多種氣保焊的窄間隙焊接方法，并成功地用在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作中。其中，多數(shù)的方法是具有擺動功能的，可以自由地調(diào)節(jié)擺動幅度、角度及周期。為達到良好的保護效果，有的采用雙重保護（內(nèi)、外）。由國外生產(chǎn)的窄間隙焊接專用設(shè)備也已經(jīng)在國內(nèi)經(jīng)銷，目前尚無應(yīng)用實例，不過，在西氣東輸?shù)墓こ讨?，窄間隙全位置焊接技術(shù)得到了成功的應(yīng)用。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，無論是工廠制作還是現(xiàn)場安裝焊接工程，推廣應(yīng)用窄間隙焊技術(shù)是有一定困難的。主要有兩個方面的困難：

（1）高精度的坡口加工是建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程推廣窄間隙焊接技術(shù)的主要障礙單從焊接的角度上，坡口可以大大地降低焊接成本，但同時也相應(yīng)地增加了坡口機械加工成本；由于建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接量大、焊縫多且長，用機械加工十分困難且成本很高，估計加工成本遠遠大于焊接成本，特別是在安裝現(xiàn)場由于焊接接頭的復(fù)雜性、位置的多樣性，機械加工幾乎不能進行。

（2）特殊的焊接工藝、專用焊接設(shè)備是建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程推廣窄間隙焊接技術(shù)的又一難關(guān)。

首先，要解決高精度坡口加工的機械設(shè)備；然后，解決焊接設(shè)備。有了上述兩項基礎(chǔ)工作，就有希望開展窄間隙焊技術(shù)。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)，窄間隙焊接技術(shù)有沒有推廣的必要呢？回答是肯定的。由于窄間隙焊接技術(shù)固有的優(yōu)點，在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)其應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)的肯定。特別是在鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭拘束度很大、存在層狀撕裂危險的丁字和十字接頭，窄間隙焊接技術(shù)大有用武之地。

用常規(guī)的設(shè)備進行窄間隙焊接，必須對工藝進行研究，并對坡口作適當(dāng)?shù)母倪M，同時還要培訓(xùn)焊工，否則所謂的窄間隙焊接就難以實現(xiàn)。改進后的焊縫坡口成形系數(shù)可能大于等于1，不是真正意義上的窄間隙焊。

3 窄坡口焊接技術(shù)

窄間隙焊接技術(shù)的核心是減少焊縫金屬的截面積，因此，暫時定義為“窄坡口焊接技術(shù)”。

由于鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接工程量大、難度高，技術(shù)界十分重視坡口的設(shè)計：坡口小易形成窄而深的形式，焊縫成形系數(shù)偏小，影響一次結(jié)晶，容易產(chǎn)生區(qū)域偏析；在拘束應(yīng)力大的前提下進而導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生，因此，在坡口減少的同時要采用多層多道焊接技術(shù)和組合焊接新工藝。

3.1 組合焊接新工藝

在厚板焊接中，常規(guī)焊接是從打底、填充到蓋面一種方式全部完成。這種方式由于管理簡便而大量使用，但這種方式也有其局限性。以GMAW為例，在厚板打底焊接中，由于坡口小干絲伸出過長，氣體保護不好而使焊縫金屬產(chǎn)生不應(yīng)有的缺陷造成返工，產(chǎn)生直接經(jīng)濟損失。

3.2 多層多道接頭錯位焊接新工藝

在鋼板焊接中，多層焊的焊縫質(zhì)量比單層焊好，而多層多道焊的焊縫質(zhì)量又比多層焊好，特別是板厚超過25mm時效果最明顯，因此，在厚板焊接時，首選多層多道焊技術(shù)。所謂多層焊技術(shù)，不是一次成形，而是多層成形，焊接運條手法允許擺動，焊接厚度一般不控制，適合低碳鋼厚板焊接。多層多道焊就是在多層焊的基礎(chǔ)上，焊接手法不允許擺動，焊接厚度要明確規(guī)定，以限制焊縫的熱輸入量。多層多道錯位焊接技術(shù)就是在多層多道焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入焊接接頭每一道次錯位連接，即接頭不在一個平面內(nèi)，通常錯位50mm以上。這種技術(shù)特別適合于高強鋼厚板的焊接。多層多道錯位焊接技術(shù)的顯著優(yōu)點就是上一層次對下一層次進行了有效的熱處理。

4 結(jié)語

綜上所述，理窄坡口焊接技術(shù)的實現(xiàn)的有待我們進一步深入研究解決，相信不久的將來會有滿意的答案。

TU391

A

1673-0038（2015）33-0008-01

2015-7-25