焊接生產現狀及焊接技術發展探析

宋昆晟，馬小平，呂英超

（中國石油集團海洋工程（青島）有限公司，山東 青島 266000）

近年來隨著經濟建設的發展，焊接技術也隨之不斷改革創新，有利于國內經濟的發展，同時還能促進制造業實現可持續發展。在當前，為進一步推動制造業快速發展，很多技術被運用于制造行業中，其中使用較為廣泛的是焊接技術。本文針對焊接技術的發展現狀以及發展趨勢進行深入分析，進一步促進國內焊接技術在制造業實現可持續性健康發展。

1 國內焊接技術發展現狀

1.1 焊接技術缺陷問題分析

在鋼板焊接過程中經常會出現長厚板焊接問題，針對最終焊接質量其影響因素包括焊接技術、工藝效率。除此之外，針對焊接的后板、箱體等構件，其整體焊接和T 形焊接工藝要求較高，并且在實際焊接過程中很難清理灰渣。因此通常使用熔化極氣體保護焊完成第一層焊接，但該方法在使用中也存在很多問題，比如在T形厚鋼板焊接過程中對接焊時會一定程度上影響焊接效率，還會增加焊材用量，同時在焊接時對于工作人員健康也會產生不利影響。

1.2 焊接技術自動化程度較低

當前在一些發達國家焊接自動化已經覆蓋80%，然而國內由于受到技術條件的限制，焊接自動化水平只能達到30%，在一定程度上使國內電氣生產、建筑業、機械加工等領域的發展受到較大限制。目前很多焊接均采用的是手動氬弧焊的技術，自動化水平較低，嚴重影響了國內焊接技術的發展。在之后焊接技術發展中，數字自動化成為主要發展趨勢，要求工作人員必須進一步了解數字化焊接技術理論和技能，為國內數字化焊接提供技術支持。

1.3 焊接構件的冷熱裂紋問題

在實際焊接過程中如果外界溫度較低時，在完成焊接后會出現一些裂紋。通常情況下，冷焊接需要具備以下條件：在擴散性條件下，焊縫接頭具備一定的硬化組織，當密度和壓應力較大時，熱焊縫需要在高溫條件下形成，也被認為是高溫裂縫或結晶裂紋。在裂紋內部很容易出現熱影響區，主要是由于在焊池中雜質與低熱點共存，進而會導致晶體偏析問題，最終影響焊接質量。

1.4 工作人員專業技能水平不高

目前鋼結構已經廣泛應用于各個領域，然而對于焊接工作人員來說，由于其專業技術水平較低，將會影響最終的焊接質量和鋼產品的穩定性。目前很多從事焊接技術的工作人員未接受專業的系統培訓和理論分析指導，導致在實際工作過程中與行業要求存在一定差距。

2 焊接技術的特點

從整體上來看焊接技術是一項具備綜合性強的工藝，其發展與現代化科學技術相輔相成。近幾十年來，國內焊接技術得到快速發展，也出現了多種焊接技術，包括紅外線、真空、電子束、超聲等現代化技術，在目前焊接行業中已經實現了廣泛應用。新型焊接技術不僅能夠使國內焊接技術得到快速發展，同時也能夠奠定制造行業中焊接技術的地位，并且從一定程度上擴大了該技術的應用性。目前從國內發展情況上來看，機械制造業以及相關行業其設計技術主要為焊接技術，該技術已經被運用于汽車機車、建筑、輕工、紡織、煤炭、航天航空等多領域中，同時該技術還滲透了現代化技術，在一定程度上能夠促進國內焊接技術實現快速發展。

3 常用高效焊接方法分析

氣體保護焊，該技術主要是以氣體作為電弧媒介，同時能夠保護電弧焊和焊接區。其分為非熔化極和熔化極這兩種氣體保護焊。電阻焊，主要是指在兩個電極之間能夠壓緊背板原件，并通過電流后能夠使電流經過焊接接觸面或相鄰區域形成電阻熱效應，并將焊件加熱至相應的塑性狀態，使最終焊接能夠形成金屬結合的電阻焊。目前該方法已經用于汽車、電子、航天等多個領域中。螺柱焊接，該方法按照焊接方式可將其分為儲能式和拉弧式這兩種類型，兩種方法均屬于單面焊接，由于采用螺柱焊接過程中無需穿孔，因此在焊接過程中不存在漏水、漏氣的問題，也無需對非焊接面完成再次加工。磁控焊接，該技術是近年來新型的焊接技術，通常運用于外加磁場，能夠有效控制最終焊接質量，該技術的投入成本低，消耗能量少，而且結構比較簡單，目前在國外已經廣泛應用，因此也得到了相關工作人員的認可。多電弧共焊接，該方法主要是由于一個容器存在多個電弧能夠提高焊接熱量，同時還可以改變熱量分布情況，并向溶質焊接側面提供相應的液體金屬或熱量，顯著提升焊接的效率，確保最終焊接的質量。

4 焊接技術的具體應用

首先從焊接技術在航天領域中的應用上來看，由于焊接技術及穩定性強，焊接產品質量較好，目前已經在航空領域中實現廣泛應用，在該領域中焊接技術占總共施工工時的10%，約有50%以上的原部件均采用焊接技術完成，由于航天航空領域對于材料的要求較高，因此在航空領域中特種焊接技術逐漸產生。在目前固態焊接和高能直流焊接技術的應用性較廣，是采用最多的攪拌摩擦焊接以及電子束焊接，這些技術也在一定程度上促進了航天技術的快速發展。在汽車領域中，由于汽車領域汽車的變速箱、離合器等重要元部件均采用電子焊接的方式完成；而車身部分重要零部件焊接均采用激光焊接的技術完成，在汽車制造領域中液壓成型附管件、車門等則采用攪拌摩擦焊接，因此，可以發現在汽車制造過程中焊接技術應用性效果。在海工制造業中高效焊接技術起著十分重要的作用，由于該技術具有較強的專業性和技術性，尤其是能夠借助二氧化碳作為保護氣體完成半自動焊接，目前該技術的應用率達到60%以上，對于海工制造業來說高效焊接技術已經成為了重要技術。目前先進焊接技術能夠確保最終的海工產品制造質量，同時還可以縮短工期，降低成本，提高制造效率，從一定程度上也能夠為海工企業提供可觀的經濟效益。

未來國內焊接技術主要集中于以下幾個方面：對于磁控焊接技術來說，該技術能夠借助磁場進一步完成焊接工作，同時焊接過程中所需的設備結構較為簡單，而且投入成本小，能源消耗量較小，具有較高的生產率等優勢。目前研究學者針對磁控焊接進行分析過程中，發現在熱轉移時通過采用電磁攪拌技術能夠改變金屬結晶，使其結晶方向發生變化，同時也能夠顯著提升焊縫機械性能。除此之外，可以通過磁控焊接避免焊接時存在的缺陷問題。因此，目前在國內焊接過程中磁控焊技術已經成為了當前的主要發展趨勢。低溫焊接技術的應用。傳統在焊接過程中對于外界環境的溫度具有一定要求，比如在冬季完成焊接時，由于外界溫度較低將會影響焊接效率和性能，即便工作人員強行施工也不利于焊接質量，尤其對于我國來說很多地區冬季溫度較低，而且持續周期長。使用低溫焊接技術，相關工作人員能夠在冬季完成低溫焊接和臨界溫度運行提出有關措施，同時能夠綜合多種因素進行分析，確保能夠獲取合理臨界溫度，縮短焊接施工周期，確保能夠提高冬季焊接質量。比如鳥巢鋼結構就是在冬季完成焊接的，整個焊接結束能夠為國內低溫焊接技術提供重要的施工經驗。激光焊接將取代電子焊接技術。當激光束完成聚焦后，其焦點能量密度較高可達到50W/cm，同時其加熱范圍在1mm范圍內。因此在焊接過程中引入激光技術能夠提升焊接質量，改變焊接效率，尤其需要注意的是能夠有效控制焊接頭變形，減少出現應力集中的問題。在未來制造行業發展過程中激光焊接技術將會得到快速發展，也能夠成為一種較為理想且應用性較廣的技術。未來國內激光焊接技術將逐漸實現成熟，并在焊接領域中實現更多的應用。

由于現代化焊接過程中流程較為復雜，而且通常工作量較大，焊接對象復雜，施工環境復雜，基于該情況下需要強化相關從事焊接工作的工作人員專業技能水平，能夠顯著提升技術標準相關要求，發揮焊接工作人員的創造性，進一步推動焊接行業實現可持續性健康發展。該目標可以通過以下方式來實現：首先管理部門應當構建較為完善的焊工資格認證體制，能夠強化相關從業人員的技能培訓，能夠將理論與實踐進行融合開展系統培訓，同時對培訓合格者可以頒發相應的資格證書，切實提升從業人員的準入標準，對于沒有達標的工作人員不能從事該行業，進一步確立人員培訓機制，能夠根本上提升人才培養速度，提高整體的焊接水平。除此之外，還需要全社會參與，能夠讓更多的人積極參與焊接行業，顯著推動國內焊接技術發展，使其能夠在生產和生活中發揮更大效用，給社會和人們提供更加優質的服務。

從整體來看，目前國內焊接材料產量居全球首位，然而具備高質量的焊接材料和產品質量與發達國家還存在較大差距。在相關焊接過程自動化方面對顆粒度、焊接成型還存在較大差距，在實際焊接時嚴格的焊接材料挑選和相關工藝優化，相比國外發達國家來說存在較大差距，相關理論分析和實踐技能還處于初步階段。在一定程度上來看我國焊接總體技術水平比較落后，在之后還需要進一步提升高端焊接產品和研發多種助焊劑，進而能夠提高焊接質量和效率。

5 結束語

總而言之，當前隨著國內焊接技術的快速發展，在一定程度上能夠推動經濟建設，給人們的生活帶來便利，然而隨著焊接材料的發展以及該技術的推陳出新，制造業對焊接技術的要求逐漸提高。在處于現代化背景下焊接技術已經融入了數字化技術，應當采用更加先進的技術將其應用于焊接技術領域，強化焊接技術研發力度，更新焊接材料設備，使焊接實現自動化、機械化，促進國內焊接技術實現可持續性健康發展，使之能夠為企業帶來更多的經濟效益。