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窄間隙埋弧焊原理和特點
作者: ‖ 時間:2010-5-7 ‖ 來源: ‖ 點擊:2810
 

窄間隙埋弧焊簡介

  窄間隙埋弧焊出現于上世紀80年代,很快被應用于工業生產,它的主要應用領域是低合金鋼厚壁容器及其它重型焊接結構。窄間隙埋弧焊的焊接接頭具有較高的抗延遲冷裂能力,其強度性能和沖擊韌性優于傳統寬坡口埋弧焊接頭,與傳統埋弧焊相比,總效率可提高50%80%;可節約焊絲38%50%,焊劑 56%64.7%。窄間隙埋弧焊已有各種單絲、雙絲和多絲的成套設備出現,主要用于水平或接近水平位置的焊接,并且要求焊劑具有焊接時所需的載流量和脫渣效果,從而使焊縫具有合適的力學性能。一般采用多層焊,由于坡口間隙窄,層間清渣困難,對焊劑的脫渣性能要求秀高,尚需發展合適的焊劑。盡管SAW工藝具有如下優點:高的熔敷速度,低的飛濺和電弧磁偏吹,能獲得焊道形狀好、質量高的焊縫,設備簡單等,但是由于在填充金屬、焊劑和技術方面取得的最新進展,使日本、歐洲和俄羅斯等國家和地區在焊接碳鋼、低合金鋼和高合金鋼時廣泛采用NG-SAW工藝。 NG-SAW用的焊絲直徑在25mm之間,很少使用直徑小于2mm的焊絲。據報導,最佳焊絲尺寸為3mm。4mm直徑焊絲推薦給厚度大于140mm的鋼板使用,而5mm直徑焊絲則用于厚度大于670mm的鋼板。 NG-SAW焊道熔敷方案的選擇與許多因素有關。單道焊僅在使用專為窄坡口內易于脫渣而開發的自脫渣焊劑時才采用。然而,盡管使用較高的坡口填充速度,單道焊方案較之多道焊方案仍有一些不足之處。除需要使用非標準焊劑之外,它還要求焊絲在坡口內非常準確地定位,對間隙的變化有較嚴格的限制。對焊接參數,特別是電壓的波動以及凝固裂紋的敏感性大,限制了這一工藝的適應性。單道焊在日本使用較多。日本以外的其他國寶廣泛使用多道焊,其特點是坡口填充速度相當低,但其適應性強,可靠性高,產生缺陷少。盡管焊接成本較高,但這一方案的最重要之處在于,允許使用標準的或略為改進的焊劑,以及普通SAW焊接工藝。

  窄間隙埋弧焊的焊接特性

  窄間隙焊接是在應用已有的焊接方法和工藝的基礎上,加上特殊的焊絲、?;て?、電極向狹窄的坡口內導入技術以及焊縫自動跟蹤等特別技術而形成的一種專門技術。埋弧焊的優勢和局限性就直接遺傳給窄間隙埋弧焊技術,并在很大程度上決定著窄間隙焊接的技術特性、經濟特性、應用特性和可靠性〔7〕:

 ?。?SPAN lang=EN-US>1)二氧化碳焊機埋弧焊時電弧的擴散角大,焊縫形狀系數大,電弧功率大,再配合適當的絲-壁間距控制,無需像熔化極氣體?;ず改茄?,必需采用較復雜的電弧側偏技術,即埋弧焊方法的電弧熱源及其作用特性,可直接解決兩側的熔合問題,這是埋弧焊方法在窄間隙技術中應用比例最高的重要原因。

 ?。?SPAN lang=EN-US>2)焊接過程中能量參數的波動對焊縫幾何尺寸的影響敏感程度低。這是由于埋弧焊方法的電弧功率高,同樣的電流波動量△I,在埋弧焊時所引起的波動幅度要小得多。

 ?。?SPAN lang=EN-US>3)埋弧焊過程中熔滴為渣壁過渡,液渣罩和固態焊劑的高效阻擋作用,根本不會產生飛濺,這是埋弧焊在所有熔化極弧焊方法中所獨有的特性,正是窄間隙焊技術所全力追尋的。因為深窄坡口內一旦產生較大顆粒的飛濺,無論是送絲穩定性、?;さ撓行曰故欽湎逗蓋溝南嘍砸貧煽啃遠冀巖員V?。

 ?。?SPAN lang=EN-US>4)在多層多道方式焊接時,通過單道焊縫形狀系數的調節,可以有效地控制母材焊接熱影響區和焊縫區中粗晶區和細晶區的比例。通常焊縫形狀系數越大,熱影響區和焊縫區中的細晶區比例越大。這是由于焊道熔敷越薄,后續焊道對先前焊道的累積熱處理作用越完全,通過一次、二次甚至三次固態相變,使焊縫和熱影響區中的部分粗晶區轉變成細晶區,這對提高窄間隙焊技術中焊態接頭的組織均勻性和力學性能均勻性具有極其重要的意義。埋弧焊方法依靠電弧自身特性而無需采取特別技術即可解決極小坡口面角度(0o7o)條件下的側壁熔合難題;焊縫幾何尺寸對電弧能量參數波動不敏感;無焊接飛濺的技術特性無條件地遺傳給窄間隙焊技術,從而極大地提高了窄間隙埋弧焊時送絲、送氣及焊槍在坡口內移動的可靠性,這對保證窄間隙焊接的熔合質量和過程可靠性起了決定作用。然而,埋弧焊方法的局限性也原原本本地遺傳給了窄間隙技術。

 ?。?SPAN lang=EN-US>1)由于狹窄坡口內單道焊接時極難清渣,使得窄間隙焊接時,必須采用每層2道(或3道)的熔敷方式,這將帶來NG-SAW技術中,不可能把填充間隙縮到像NG-TIG,NG-GMAW那樣?。?st1:chmetcnv w:st="on" UnitName="mm" SourceValue="10" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">10mm左右),而最小間隙一般也在18mm左右,這是NG-SAW在技術和經濟上難以更理想化的根本原因。

 ?。?SPAN lang=EN-US>2)埋弧焊方法的諸多技術優勢起源于大電弧功率,這將使得NG-SAW時焊接熱輸入增大,焊接接頭的焊態塑、韌性難以提高,重要的NG-SAW接頭常常需要焊后熱處理方可滿足使用性能要求。

 ?。?/SPAN>3)難以實施平焊以外的其它空間位置的焊接。
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