试析深窄间隙焊接技术在大厚度构件材料焊接中的应用

大厚度构件材料焊接中深窄间隙焊接技术的应用摘要：大厚度构件材料焊接难度较高，可采取深窄间隙焊接技术，以此提高焊接紧密性，提高焊接硬度。

基于此，本文主要以大厚度构件材料中深窄间隙焊接技术重要性为切入点，以某大厚度材料为例，分析该技术应用流程及焊接后材料力学性能，以期为相关工作者提供参考。

关键词：大厚度构件；深窄间隙焊接技术；材料焊接；机械加工前言：重大装备制造作为我国中长期技术发展规划的重要方向，尤其是能源领域大型构件制造技术，对于国家经济效益具有较大影响。

在制造重大设备中，存在大厚度构建材料，使用普通连接方式难以达到效果，应用窄间隙焊接技术，以多道多层焊接工艺焊接，具有填充量少、变形小的特点，在大厚度构建焊接中具有良好效果，大厚板焊接中应用较为广泛。

一、大厚度构件材料中深窄间隙焊接技术重要性焊接中构件厚度对于其效果影响较大，构件厚度较小，则简单焊接即可使两部分结构结合紧密，构件厚度较高，则难以通过表面焊接方式将构件抗冲击性与强度提高。

实际应用中，大厚度构件通常承担抗冲击或称重作用，设计者有意提升材料厚度，满足该方面需求，对于焊接技术要求更高。

并且，大厚度构件重力较大，也增加了焊接难度，采取单一焊接方式无法达到质量要求，复杂焊接模式则成本较高，降低了经济效益[1]。

因此，可应用深窄间隙焊接技术，其坡口新装较为简单，焊接中母材量耗费较少，界面较小，通过该方式焊接能够减少焊接损耗，促进经济效益的提升。

在焊接过程中，多层焊道相互作用，前一焊道能够为后一焊道预热，后一道则有助于前一道回火，以改善焊头机械性能，减轻了接头产生断裂特征与疲劳强度特征的概率。

该技术不仅可用于焊接低碳钢材料，还能焊接低合金高强钢、高金钢及钛合金，优越性显著。

二、大厚度构件材料焊接中深窄间隙焊接技术的应用在大厚度构件材料深窄间隙焊接中，以NiCrMoV核电转子用钢材料为例，其厚度150mm，外径2500mm，内径2350mm，应用深窄间隙焊接模式，坡口角度0.5°，坡口宽度20mm。

窄间隙焊接系统简介及应用案例∙产品名称：窄间隙焊接系统简介及应用案例∙产品主要参数：技术参数 筒体厚度 ≤350mm 坡口宽度 18－24mm 接头型式 窄间隙对接 焊丝直径 3、4mm 焊嘴摆角 ±3.5° 本系统用于厚板窄间隙焊接。

性能特点 该系统包括窄间隙焊头、电动十字滑架、二维跟踪装置、带双向校直机构的送丝机头、PEH控制箱、LAF－1000焊接电源、4×4m操作架、200T 滚轮架、控制系统、焊剂回收及输送系统等10个部分。

专门设定的窄间隙焊枪、AC伺服电机驱动焊枪摆动，工作可靠长距离激光跟踪器，实现对焊缝底部两侧及高度的跟踪PLC、触摸屏及AC伺服组成的控制系统实现自动排焊道。

∙产品型号：deuma∙产品类型：其他∙生产厂家：德尔玛DEUMA（珠海）焊接自动化∙产品参考价格：0.0∙产品领域：工程机械窄间隙焊接是厚板焊接领域的一项先进技术。

与普通坡口的埋弧焊相比，窄间隙焊具有无可比拟的优越性。

如坡口窄、焊缝金属填充量少，可以节省大量的焊材和焊接工时；由于窄间隙焊时热输入量较低，使焊缝金属和热影响区的组织明显细化，从而提高其力学性能，特别是塑性和韧性。

要在深入母材很窄的坡口中实现无缺陷的焊接，难度是很大的。

除了精确制备工件坡口以外，还要从焊接方法、焊接设备、焊缝跟踪、工艺措施等方面解决一系列难题。

经焊接界多年努力，窄间隙焊已发展了多种气体保护焊方法和埋弧焊方法，在各方面取得了实际应用。

窄间隙气体保护焊与窄间隙埋弧焊相比，虽然前者间隙更窄、效率更高，但在电弧的稳定性、气体保护的有效性和电弧对磁场的敏感性等方面都可能出现问题，而且由于间隙更窄，一旦出现问题返修更为困难。

因而对于要求绝对可靠的大型核能容器来说，一般均选择后者而不选择前者。

窄间隙埋弧焊出现于上世纪80年代，很快被应用于工业生产，它的主要应用领域是低合金钢厚壁容器及其它重型焊接结构。

窄间隙埋弧焊的焊接接头具有较高的抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与传统埋弧焊相比，总效率可提高50%～80%；可节约焊丝38%～50%，焊剂 56%～64.7%。

Machinery & Equipmemt︱320︱厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用秦泽忠（广西广汇低温设备有限公司，广西 桂林 541199）【摘 要】窄间隙双丝埋弧焊因其优越的性能，被广泛的运用在厚壁压力容器中。

本文主要分析了窄间隙双丝埋弧焊的特点，并就厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用进行了探讨。

【关键词】厚壁压力容器；窄间隙；双丝埋；弧焊随着经济与科学技术的进步，石化装置在规模于运行参数上都得到了很大的提升，越来越多的大型厚壁压力容器被运用，且因为焊接工作量的增加，对焊接的质量要求也日益提高。

所以，压力容器生产企业更倾向于寻找一种能提高焊接生产质量与效率、在更大程度上降低焊接缺陷的焊接方法。

而传统的提高焊接生产效率的方法，主要是依赖于提高单位时间内填充金属的熔化量和熔敷速度，这样会导致焊接变形，并且可能产生咬边等问题。

而双丝窄间隙埋弧自动焊工的开发应用，能在很大程度上防止前面出现的问题，更换的确保焊接质量，有效实现焊接生产效率的提高。

而厚壁压力容器的焊接的质量稳定性是我们尤为值得重视的问题。

双丝窄间隙埋弧焊技术具有其他技术不能比拟的有点，已经广泛的运用在很多大型规模的压力容器焊接生产当中。

1 窄间隙双丝埋弧焊的特点双丝窄间隙埋弧焊是一种高效的焊接方法，已经在厚壁压力容器壳体焊接工艺中得到了普遍的采用。

在实际运用中，发现窄间隙双丝埋弧焊机具有独特的优点：第一，当100％暂载率时，焊接电流可以达到1000A，具有较高的焊机性能。

第二，可以单独设定每根焊丝的规范参数，这在很大程度上就提升了熔敷效率与焊接速度。

第三，在增加熔敷效率时，可以保持较低的热输入，所以焊接的变形率不会很大。

第四，采用带有侧壁光电跟踪和自动防偏的焊接转胎，能提供最佳焊接操作和确保产品焊接质量的可靠性。

第五，焊缝在成形时比较美观，提高了产品的信誉度。

第六，采用窄间隙埋弧可以有效的提高工效，减少焊工的劳动强度，节省较多的焊接材料，并且能节省较多的工作时间，提高生产效率。

窄间隙焊接简介及应用前景作者：沈爱军来源：《中国科技博览》2015年第06期[摘要]本文从窄间隙焊的定义和分类入手，简要介绍了窄间隙焊的概念、应用及发展前景[关键词]焊接方法弧焊窄间隙焊应用中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0345-01前言随着现代工业和重工装备的日趋大型化、高参数化，厚板、超厚板焊接金属结构的应用也愈来愈广泛，窄间隙焊接作为一种新型的、具有很高的焊接效率、优良的焊接接头性能、更低的生产成本的焊接技术，正日益受到焊接领域的重视和企业的青睐。

1.窄间隙焊的概念及分类。

所谓窄间隙焊，通俗讲就是厚板对接接头，焊前不开坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用现有的弧焊方法完成的整条焊缝的高效率焊接法称为窄间隙焊。

窄间隙焊可以应用于平焊、垂直焊、横焊和全位置焊；从材料上，可以焊接碳钢、低合金钢和铝合金。

按热输入量的大小可将窄间隙焊分为两种类型：一种是采用小直径焊丝、小电流，因而热输入量低主要用于焊接热敏感性材料和全位置时焊接；另一种为粗丝，采用较大的焊接电流，热输入量较高，主要用于普通碳钢.。

按其所采取的工艺来进行分类，可分为窄间隙埋弧焊（NG-SAW）、窄间隙熔化极气体保护焊（NG-GMAW）、窄间隙钨极氩弧焊（NG-GTAW）、、窄间隙焊条电弧焊（NG-SMAW）、窄间隙电渣焊（NG-ESW）、窄间隙激光焊（NG-LBW）等。

下面就工业上常用的几种焊接方法作一简要介绍。

1.1 窄间隙埋弧焊（NG-SAW）1.1.1 窄间隙埋弧焊（NG-SAW）简介窄间隙埋弧焊出现于上世纪80年代，很快被应用于工业生产，它的主要应用领域是低合金钢厚壁容器及其它重型焊接结构。

窄间隙埋弧焊的焊接接头具有较高的抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与传统埋弧焊相比，总效率可提高50%～80%；可节约焊丝38%～50%，焊剂56%～64.7%。

窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术【摘要】本文通过对以往炉皮焊接方法缺陷的分析，指出了窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术更适合炉皮焊接，文章重点阐述了窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术方案及我公司使用此技术所取得的效益。

文章最后指出窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术非常值得推广。

【关键词】窄间隙气电保护焊环缝埋弧焊接1 概述1.1 以往高炉工程中，炉壳立缝采用电渣焊，电渣焊操作过程比较繁琐。

体现在焊前需要事先加工好结晶器，根据炉壳各带板厚准备相应的引弧板和卡具，并且每道焊缝必须选用与焊缝长短相对应的管焊条，焊接前需要将焊缝用泥完全封闭，且焊接时焊接速度较慢，所以焊接效率受多种条件的制约。

炉壳环缝焊接采用手工焊，环缝焊接操作时较其它手工焊接方法难，效率低，容易出现缺陷，且需要多人进行焊接，为保证焊接质量，必须由技术水平高的工人进行操作。

炉壳立缝采用电渣焊，环缝采用手工焊，劳动强度高，效率低，且容易出现缺陷。

1.2 为了改善焊工作业环境，降低劳动强度，提高焊接生产率，并能获得良好的焊接成形。

经过不断探索，我们总结如下：冶金高炉及热风炉这种大型钢结构的炉体（罐体）都是用厚板制成的，其接头形式大多为直线形长焊缝，焊接施工工程量大，特别适合于自动化焊接。

如果应用气电立焊自动焊接操作机及环缝埋弧自动焊接操作机进行操作，可大大提高焊接的速度，获得优良的焊缝质量，且成本越来越低，应用所产生的综合效益明显。

2 窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术方案2.1 我公司首次使用窄间隙气电保护焊及环缝焊机的应用技术是在宁波建龙2560m3高炉及配套热风炉工程中。

此工程包括高炉一座，共分21带，直径最大14.2米，最小2.8米，钢材材质为q345b，板厚40mm～80mm不等，建筑标高53.2米；热风炉三座，每座26带，直径10米，板厚22mm～80mm不等，建筑标高49.7米。

重力除尘器一座，筒体直径13.04米，高12.7米，共计2500吨。

窄间隙埋弧焊技术的大直径曲轴焊接实现窄间隙埋弧焊是由窄间隙气电立焊演变而成，是近年来发展起来的一种高效、省时、节能的埋弧焊方法，实现了大直径曲轴焊接。

1、坡口及焊道选择：曲轴焊接都是对接，焊接坡口通常为Y形、U形、双Y形、双面U形等。

U形和双面U形坡口容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口的制造难度较高。

因此焊接技术一般都采用U形坡口。

窄间隙埋弧焊道排列主要有三种形式，即每层单道焊、每层双焊道及每层三道焊。

曲轴焊接一般采用每层双道焊。

2、常见缺陷问题：窄间隙埋弧焊常见问题是气孔、夹渣、裂纹。

1）气孔产生的主要原因是氢，焊接材料和坡口不清洁是造成气孔的最主要原因，减少这些氢的来源和创造使氢逸出熔池的条件是消除气孔的有效途径。

2）熔渣流到电弧前会产生夹渣；焊接电流太小，或焊丝偏离正常位置过多会产生夹渣；前层焊道的焊渣清除不彻底会夹渣；焊件装配不良，装配间隙超过0.8mm时，焊剂很容易夹入电弧前的间隙里，造成熔渣流到电弧前面的间隙里，会产生夹渣。

3）热裂纹通过控制焊缝化学成分、适当选择焊接规范、减少焊接约束力能有效降低热裂纹的产生。

采用适当的预热、后热，采用含氢低的焊剂，减小对焊缝的拘束等能有效降低冷裂纹。

3、具体优点：1）节省材料。

采用窄间隙埋弧焊技术，可节省焊材20-40%，可提高焊接效率30-45%，降低了焊接成本。

2）减少了焊接变形。

窄间隙埋弧焊焊接坡口角度小，焊接过程输入的能量比较小，使被焊接的稀释率降低同时减少了热影响区，且后续焊道对前焊道有重退火功效，使焊接区晶粒细化，减少了残余应力，减少了焊接变形。

3）窄间隙埋弧焊提高了焊接接头的冲击韧性，扩大了熔池范围，提高了焊接质量。

总之，对于曲轴焊接，窄间隙埋弧焊是一种十分优秀的技术，具有极高的性价比，值得推广。

窄间隙的焊接应用现状分析作者：李松龄来源：《数字化用户》2013年第15期【摘要】在各项技术都高速发展的今天，窄间隙焊接技术也不例外。

自从此项技术于1963年在美国的一所研究所被开发出来后，就一直被很多研究者进行了无数次的研究和开发，以至于发展成为了现在的比较成熟的窄间隙焊接技术，在全球各国的工业生产中发挥着举足轻重的作用。

而本文系统的介绍了窄间焊接技术的现状、应用以及发展前景，并进行了分析，让读者可以明白此项技术的重要性。

【关键词】窄间隙焊接应用发展现状发展前景一、窄间隙焊接技术的分类和原理（一）窄间隙埋弧焊此项技术是主要应用于低合金钢厚壁容器及其它重型焊接的结构，这种焊接技术的焊接接头是有着不错的抗延迟冷裂的能力的，极大地提高了焊接的效率，还有一点就是此技术节约了成本，在传统技术的基础上不仅节约了焊丝，还节约了焊剂。

现在这种技术已经开发出了不同种类的单丝、双丝和多丝的成套设备，是为高难度的水平位置的焊接所量身定做的。

正因为此项技术有着熔熬速度高、飞溅范围小、制作出的焊道外形好质量高的这些优点，窄间隙埋弧焊技术在全球工业生产中成为应用最为广泛的技术之一。

（二）窄间隙熔化极气体保护焊为了解决坡口侧壁的熔透问题，在1975年研制开发出了一种新型的技术，利用电弧摆动到达钢板内壁的两侧，来进行焊接的窄间隙熔化极气体保护焊技术，此项技术是以表面张力过渡工艺为基础而发展的，这次的发展可以说是一次伟大的技术改革，解决了以往焊接钢板内部两侧困难的问题，区别于传统的过渡工艺，此工艺在某一程度上减少了焊接中存在的飞溅问题，提高了作业人员的安全，不只是这样，此项技术减少了对周围环境的污染，烟尘少、低辐射，符合我国的可持续发展观的思想。

（三）窄间隙钨极氬弧焊窄间隙钨极氬弧焊技术在安全问题和保护环境的环节上，似乎是做的更到位，以为这种技术基本上就不会产生飞溅和熔渣，利用的原理是电弧的稳定性。

但此工艺的应用范围比较小，只是运用于打底焊还有一些重要的结构中，不只是这样，这种焊接技术也存在不少的缺陷，工作效率比较低，但是要提高作业的工作效率，就必须采用热电阻线焊接法，这样做虽然能在一定程度上提高效率，但是如果通电量过多，就会导致磁冲击，形成电弧的不稳定，可是，电弧的稳定性正是此技术的关键所在，因此，只能单纯的将单方面的电流交流化，来保证电弧的稳定性。

厚钢板焊接技术大量钢结构工程采用厚钢板，促进了厚钢板焊接技术的发展，同时也扩大了厚钢板的应用范围。

厚钢板焊接时，填充焊材熔敷金属量大，焊接时间长，热输入总量高，焊后应力和变形大。

焊接过程中，易产生裂纹。

不同应用领域对厚钢板焊接部要求的性能不同，因此，采用的焊接技术也不同。

下面对厚钢板的4种焊接施工技术进行简要介绍。

1 窄坡口焊接技术为了大幅度减少厚度大于50mm钢板的焊接坡口面积，采用I形窄坡口是有效方法。

从1980年代开始，开发并采用了许多窄坡口焊接方法。

采用窄坡口焊接，大幅度减少了焊接熔敷量。

钢板越厚，焊接时间缩短的越多。

并且由于减少了焊接热输入量，而具有变形小和提高韧性的效果。

因此，窄坡口焊接技术广泛应用于各种大型钢结构的制作。

窄坡口焊接工艺种类很多。

最初开发的窄坡口焊接工艺是气体保护电弧焊（GMAW）窄坡口焊接。

后来相继开发出埋弧焊（SAW）、钨极惰性气体保护电弧焊（TIG）等焊接工艺的窄坡口焊接技术。

焊接位置，也由最初的平焊，发展到横焊和立焊。

使用最多的GMAW平焊窄坡口焊接主要方法列于表1。

主要方法有使用弯曲焊丝，使电弧在窄坡口内摇动的方法和导电嘴偏心、转动电极，使电弧在窄坡口内摇动的方法。

特别是高速旋转电弧法，由于具有电弧摇动频率大和电弧传感器坡口自动仿形功能，并且电弧高速旋转使热量和压力分散，可获得形状良好的焊道和坡口侧壁熔深。

电弧高速旋转窄坡口焊接法，可以应用在许多领域，例如活塞缸、箱形柱、铁路钢轨、输气管线等。

为了防止I型窄坡口焊接缺陷，要求较严格的I型窄坡口加工精度。

此外，由于焊接飞溅会附着在坡口内，所以通常的焊接方法是使用保护气体Ar-20%CO2的喷射过渡熔化极活性气体保护焊（MAG）。

但另一方面，从坡口精度和成本考虑，要求采用气割制作坡口进行CO2气保焊。

为此，开发出100%CO2的极低飞溅电弧焊方法。

该方法是将稀土金属（REM）作为电弧稳定剂添加到焊丝中，并将该稀土焊丝作为正极的CO2气保焊接法（图1）。