關于鋼結構窄間隙焊接技術的分析

孫海洋

（身份證號：133029198111182136）

關于鋼結構窄間隙焊接技術的分析

孫海洋

（身份證號：133029198111182136）

本文從窄間隙焊接技術入手，結合建筑鋼結構焊接的實際情況，闡明了我國建筑鋼結構應用窄間隙焊接技術的基本思路，明確提出了窄坡口焊接技術新觀點，指明了技術路線的方向，制定了應用技術研究的新課題。

窄間隙焊；焊接接頭；窄坡口焊；技術

1 窄間隙焊的技術關鍵

實現高質量、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進行電弧焊接，傳統坡口下的傳統焊接工藝難以保證焊接質量，如果不采用多層多道焊技術，焊縫金屬的一次結晶極易產生區域偏析，進而產生熱裂紋。除此之外，在技術上尚有如下困難：

（1）在窄間隙焊接條件下，若采用傳統焊接技術，電弧軸線基本與坡口面（坡口側壁）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璧，更不用說能量密度最高的電弧中心了，這就導致了側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。當飛濺聚集到噴嘴端口和導電嘴出口處，會影響氣體的保護效果和送絲穩定性；飛濺若粘合或焊在側璧上，將直接導致焊槍運行困難甚至短路。

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

2 建筑鋼結構應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，并成功地用在鋼結構構件的制作中。其中，多數的方法是具有擺動功能的，可以自由地調節擺動幅度、角度及周期。為達到良好的保護效果，有的采用雙重保護（內、外）。由國外生產的窄間隙焊接專用設備也已經在國內經銷，目前尚無應用實例，不過，在西氣東輸的工程中，窄間隙全位置焊接技術得到了成功的應用。

在建筑鋼結構領域中，無論是工廠制作還是現場安裝焊接工程，推廣應用窄間隙焊技術是有一定困難的。主要有兩個方面的困難：

（1）高精度的坡口加工是建筑鋼結構焊接工程推廣窄間隙焊接技術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，但同時也相應地增加了坡口機械加工成本；由于建筑鋼結構焊接量大、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，特別是在安裝現場由于焊接接頭的復雜性、位置的多樣性，機械加工幾乎不能進行。

（2）特殊的焊接工藝、專用焊接設備是建筑鋼結構焊接工程推廣窄間隙焊接技術的又一難關。

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

在建筑鋼結構領域內，窄間隙焊接技術有沒有推廣的必要呢？回答是肯定的。由于窄間隙焊接技術固有的優點，在建筑鋼結構領域內其應當得到相應的肯定。特別是在鋼結構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，窄間隙焊接技術大有用武之地。

用常規的設備進行窄間隙焊接，必須對工藝進行研究，并對坡口作適當的改進，同時還要培訓焊工，否則所謂的窄間隙焊接就難以實現。改進后的焊縫坡口成形系數可能大于等于1，不是真正意義上的窄間隙焊。

3 窄坡口焊接技術

窄間隙焊接技術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”。

由于鋼結構厚板焊接工程量大、難度高，技術界十分重視坡口的設計：坡口小易形成窄而深的形式，焊縫成形系數偏小，影響一次結晶，容易產生區域偏析；在拘束應力大的前提下進而導致焊接熱裂紋的產生，因此，在坡口減少的同時要采用多層多道焊接技術和組合焊接新工藝。

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生不應有的缺陷造成返工，產生直接經濟損失。

3.2 多層多道接頭錯位焊接新工藝

在鋼板焊接中，多層焊的焊縫質量比單層焊好，而多層多道焊的焊縫質量又比多層焊好，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。所謂多層焊技術，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上，焊接手法不允許擺動，焊接厚度要明確規定，以限制焊縫的熱輸入量。多層多道錯位焊接技術就是在多層多道焊接技術的基礎上，加入焊接接頭每一道次錯位連接，即接頭不在一個平面內，通常錯位50mm以上。這種技術特別適合于高強鋼厚板的焊接。多層多道錯位焊接技術的顯著優點就是上一層次對下一層次進行了有效的熱處理。

4 結語

綜上所述，理窄坡口焊接技術的實現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