磁盘空间不足。 磁盘空间不足。 窄缝焊接的应用现状与发展趋势

窄缝焊接的应用现状与发展趋势

* 来源 : * 作者 : * 发表时间 : 2020-05-09 17:43:44 * 浏览 : 41
自1963年12月美国Battelle研究所开发出窄缝焊接技术以来,“窄缝焊接”一词在1966年5月出现在美国出版的“ BritishnbspWeldingnbspJournal”中。由Battelle Xinke(nbspPnbspMeister和DnbspCnbspMatin [1])撰写的窄缝焊接技术作为一种更先进的焊接技术,立即受到了世界各地焊接专家的高度重视,并投入了大量的研究〔2〕。 VnbspYnbsp Marin从许多出版物中[3]梳理出窄间隙焊接的以下特征:①是一种使用现有电弧焊方法的特殊技术;②大多数使用I形坡口,具体取决于坡口的角度。焊接的变形取决于:③多层焊接,④从下到上的焊接次数相同(通常为1或2),⑤输入热量较小或中等的焊接,⑥具有全位置焊接的可能性。 lt,BRgt,lt,BRgt,日本压力容器委员会建筑分会第八届特别委员会考虑了窄缝焊接的定义,并制定了以下规定[4]:窄缝焊接是制造钢板厚度大于30mm时,根据厚度相对于凹槽放置间隙,然后采用机械或自动电弧焊方法(板厚小于200mm)。经过半个多世纪的研究和开发,人们对焊接方法和焊接材料进行了大量的开发和研究工作。目前,窄缝焊接在许多国家的工业生产中起着巨大的作用。 lt,BRgt,lt,BRgt,1nbsp窄间隙焊接技术分类和原理lt,BRgt,lt,BRgt,窄间隙焊接技术根据采用的工艺进行分类[5],NG-SAW焊丝直径在2到5 mm之间,很少使用直径小于2毫米的焊丝。据报道,最好的电线尺寸是3mm。对于厚度大于140mm的钢板,建议使用4mm直径的焊丝,而对于厚度大于670mm的钢板,建议使用5mm直径的焊丝。 lt,BRgt,lt,BRgt,NG-SAW焊缝沉积方案的选择与许多因素有关。 lt,BRgt,lt,BRgt,单道焊仅在使用专门为在窄槽中轻松清除渣渣而开发的自排渣焊剂时使用。然而,尽管斜角填充速度更高,但是单程焊接方案与多程焊接方案相比仍存在一些缺点。除了需要使用非标准的助焊剂外,还要求焊丝非常精确地定位在凹槽中,这对间隙的变化有严格的限制。对焊接参数的敏感性,特别是电压波动和凝固裂纹,限制了该工艺的适应性。在日本更普遍使用单道焊。 lt,BRgt,lt,BRgt等日本境外的国宝被广泛用于多道次焊接,其特征是沟槽填充速度相对较低,但适应性强,可靠性高且缺陷少。尽管焊接成本很高,但该解决方案的重要方面是它允许使用标准或略微改善的焊剂,以及常见的SAW焊接工艺。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.1.2nbsp窄间隙埋弧焊的焊接特性lt,BRgt,lt,BRgt,窄间隙焊接是基于现有焊接方法和工艺的应用,再加上特殊的焊丝,一种特殊的技术由保护气体,将电极引入窄槽的技术和自动焊缝跟踪等特殊技术形成。埋弧焊的优点和局限性直接继承了窄缝埋弧焊技术,并在很大程度上决定了窄缝焊的技术特点,经济特点,应用特点和可靠性[7]:lt,BRgt,lt ,BRgt,(1)埋弧焊过程中,电弧的扩散角较大,焊缝的形状系数较大,电弧功率较大。结合适当的线壁间距控制,就不必像气体保护焊一样使用更复杂的气体。电弧偏转技术,即浸入水中的电弧热源rc焊接方法及其作用特性,可以直接解决双方的熔合问题,这是窄间隙技术中埋弧焊方法应用率高的重要原因。 lt,BRgt,lt,BRgt,(2)焊接过程中能量参数的波动对焊接几何形状的敏感性较低。这是因为埋弧焊方法的电弧功率高,并且相同的电流波动量ΔI,在埋弧焊期间引起的波动幅度小得多。 lt,BRgt,lt,BRgt,(3)在埋弧焊过程中,熔滴过渡到渣壁中,并且液态渣盖的有效“阻塞”效果和固体焊剂根本不产生飞溅。极电弧焊技术的独特之处正是窄缝焊接技术所追求的。由于大颗粒飞溅到深槽和窄槽中,因此难以保证送丝的稳定性,保护的有效性以及窄间隙焊枪的相对运动可靠性。 lt,BRgt,lt,BRgt,(4)在多层多道次焊接中,通过调整单道次焊缝形状因子,可对热影响区和焊缝区的粗晶粒区域和细晶粒进行调整。可以有效控制母材的焊接结晶面积比例。通常,焊缝的形状系数越大,热影响区和焊缝区中的细晶粒区域的比例越大。这是因为焊缝沉积越薄,后续焊缝对先前焊缝的累积热处理效果就越完全。通过一,两个甚至三个固相转变,焊缝和热影响区中的部分粗晶粒区域被转变为。细晶粒区域对于提高焊接接头的组织均匀性和机械性能至关重要。窄缝焊接技术。 LT,BRgt,LT,BRgt埋弧焊方法可以解决斜角极小(0ordm,〜7ordm)情况下的侧壁熔化问题,而无需依靠电弧的特殊技术,无需特殊的技术,电弧能量参数波动不敏感,无间隙飞溅技术无条件地继承了窄间隙焊接技术,大大提高了窄间隙埋弧焊过程中送丝,送风和焊枪在槽内运动的可靠性,保证了窄缝焊接的熔合质量和工艺可靠性起着决定性的作用。但是,埋弧焊方法的局限性最初是在窄缝技术中局部继承的。 lt,BRgt,lt,BRgt,(1)由于在窄坡口的单道次焊接过程中极难去除炉渣,因此在窄间隙焊接时,必须使用每层2(或3)种焊接方法,这将带来在NG-SAW技术中,不可能将填充间隙缩小到NG-TIG,NG-GMAW(约10mm),并且小间隙通常在18mm左右,这对于NG-SAW来说很难做到更大。技术上和经济上都比较理想。根本原因。 lt,BRgt,lt,BRgt,(2)埋弧焊方法的许多技术优势源于大电弧功率,这会增加NG-SAW期间的焊接热量输入,并且难以提高焊缝的塑性和韧性。焊接接头。 NG-SAW接头通常需要进行焊后热处理以满足性能要求。 lt,BRgt,lt,BRgt,(3)除了平面焊接以外,在空间位置上难以进行焊接。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.1.3nbsp工业上成熟的NG-SAW技术可靠,可靠且高度实用的焊接方法。迄今为止,该行业相对成熟的窄间隙埋弧焊技术具有以下类型:lt,BRgt,lt,BRgt,(1)NSA技术nbsp是日本川崎钢铁公司通过容器制造开发的NG-SAW。 ,海上钻井平台和机器。采用直线技术和特殊的扁平陶瓷陶瓷导电喷嘴。该技术使用单个焊珠,并使用单线或串联双线。焊丝的直径为3.2mm。特别设计的以MgO-BaO-SiO2-Al2O3为基本成分的KB-120中性通量转化可导致不充分的膨胀,使其具有更好的除渣效果。 lt,BRgt,lt,BRgt,(2)Subnap技术nbsp由日本钢焊接产品工程公司开发,用于碳钢和低合金钢Ng-SAW。它使用直焊丝,单焊缝和单焊丝或串联双焊丝。焊丝的直径为3.2mm。为了获得更好的除渣效果,专门设计了两种主要成分为TiO2-SiO2-CaF2和CaO-SiO2-Al2O3-MgO的焊剂。 lt,BRgt,lt,BRgt,(3)ESAB技术nbsp由瑞典NG-SAW设备和焊接材料制造商ESAB开发,用于焊接压力容器和大型结构部件的碳钢和低合金钢。设计采用双焊道和固定弯丝。 lt,BRgt,lt,BRgt,(4)Ansaldo技术nbsp由NG-SAW设备制造商和意大利米兰AnsaldonbspTnbspPnbspAnbspBreda锅炉厂的用户开发。它使用固定和弯曲的单根焊丝,并且每层沉积多个焊道。 lt,BRgt,lt,BRgt,(5)MnbspAnbspN-GHH技术nbsp由西德MnbspAnbspN-GHHnbspSterkrade开发,用于制造核反应堆室内组件。它使用单焊丝和双焊道。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.2nbsp窄间隙熔化电极气体保护焊1.2.1 nbsp窄间隙熔化电极气体保护焊的引入此过程是在使用特殊的导线弯曲结构以保持导线弯曲之后实现的。解决了凹槽侧壁的渗透问题[8]。 nbsplt,BRgt,lt,BRgt,lt,BRgt窄规格熔融气体保护焊是一种利用电弧摆动到达焊接钢板两侧壁的方法。在扁平焊接方法中,为了使I形凹槽的两侧完全穿透,并且将电弧引向凹槽的侧壁,采用了多种方法:①在焊丝进入凹槽之前,弯曲焊丝的方法,②使焊丝垂直于焊接方向摆动的方法,③绞合双绞线方法,④药芯焊丝的交流电弧焊方法,⑤使用大直径实心焊丝的交流电弧焊方法,另外,也有使用φ(Ar)30 +φ(CO2)70作为保护气体和ф1.6mm实心焊丝的气体保护焊方法,以焊接特殊形状的接头。在横向焊接方法中,为了防止I形槽中的熔融金属下垂以获得均匀的焊缝,提出了以下焊接方法:焊丝摆动或将槽分成上部和下部。通过使用周期性变化的下层焊接电流方法,以及将两种方法相结合的焊接方法。在垂直焊接窄间隙MAG焊接方法中,为了确保凹槽的两侧的穿透,开发了摆动焊丝的焊接方法和同时改变焊接电流和焊丝摆动的焊接方法。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.2.2 nbsp行业成熟的NG-GMAW技术lt,BRgt,lt,BRgt,表面张力过渡lt,5gt,(SufacenbspTensionnbspTransfer)技术在7个国家/地区采用了20多项专利,较早出版Lincoln Corporation的工程师Stava于1993年在WeldingnbspJournal上发表了文章。表面张力过渡技术源自短路过渡技术,但不同于传统的短路过渡技术。主要通过表面张力对液滴的作用来实现液滴的过渡。表面张力跃迁理论认为,在从液滴接触熔池直到颈缩桥破裂的灭弧期间,在液滴上没有等离子体流动力,电弧推力,点力​​,金属蒸气反作用力和其他作用在液滴上的力。如果不考虑重力和电磁力的影响,在液滴和熔池的熔融界面的表面张力作用下,液滴将完全散布,收缩并破裂进入熔池。在短路期间,变窄的电桥在形成期间和存在期间输出的小焊接电流和电弧电压大大降低了短路液体小电桥的爆炸程度,从而减少了飞溅。 lt,BRgt,lt,BRgt,表面张力反过渡工艺是熔化电极的气体保护焊方法中短路过渡工艺技术的一项巨大技术进步。具有以下技术优势:①飞溅率极低,且熔滴沿轴向过渡;②焊接烟尘量少;③操作环境更舒适(低烟,低飞溅,低光辐射);④低熔合性好在热量输入的条件下,⑤具有良好的全面单面焊接能力和焊道的双面成形能力,⑥操作简便,高效。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.3nbsp窄间隙钨极氩弧焊存在缺陷,并且还确立了在所有位置进行焊接的应用[9]。但是,该方法具有工作效率低的缺点。为了提高工作效率,在加热填充焊丝时应采用电阻丝焊接方法。这种方法的优点是可以单独选择焊接电流和填充焊丝。给数量。但是,如果对填充焊丝施加的电流过多,则会引起钨极惰性气体保护焊的磁冲击,形成的电弧不稳定。因此,有必要分别对电弧电流和线电流进行脉冲或错开相位,或单边电流交换等措施。 lt,BRgt,超高强度钢的使用促进了TIG焊接在窄缝焊接中的应用,TIG焊接通常被认为是焊接质量可靠的工艺之一[5]。由于氩气的保护作用,TIG焊接可用于焊接有色金属及其合金,不锈钢,高温合金,钛和钛合金以及难熔活性金属(例如钼,铌,锆)等。焊接金属的韧性好,氢含量低。由于钨电极的载流量低,沉积速度不高,应用领域相对狭窄。它通常用于底部焊接和重要结构。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.4nbsp窄间隙电极电弧焊lt,BRgt,lt,BRgt,因为窄间隙焊接主要用于机械化和自动化生产,因此在窄间隙中很少使用电极电弧焊焊接,且焊接质量不易控制。然而,在实际生产中,窄缝电弧焊具有的优势是其他焊接方法无法替代的(如易用性,柔韧性,简单的设备等),因此在某些领域,例如钢筋的窄缝隙在大坝建设中,由于钢筋的连接技术,焊接解决了钢筋上的偏心应力问题。成本仅为固定棒焊接的1/11,适用于ф18-40mm的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级钢筋[5]。 lt,BRgt,lt,BRgt,与其他NG技术相比,窄间隙电极电弧焊的应用非常有限。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.5nbsp窄间隙电渣焊lt,BRgt,lt,BRgt,除了可以焊接各种钢和铸铁外,还可以焊接铝和铝合金,镁合金,钛和钛合金以及铜。它广泛用于锅炉制造,重型机械和石油化工行业。近年来,在桥梁的建造中,窄间隙电渣焊已被用于焊接25-75mm的扁平结构[5]。焊剂,焊丝和电能的消耗低于埋弧焊,并且工件的厚度越大,效果越明显。焊接接头具有较小的淬火倾向。与传统的电渣焊相比,焊接和热影响区金属具有更高的性能,可以消除或简化焊接后的热处理工艺。然而,其设备相对较大,同时,它要求更高的除渣性能。 lt,BRgt,lt,BRgt,1.6nbsp窄间隙激光焊接lt,BRgt,lt,BRgt,因为厚板焊接中包括厚度超过6mm的激光焊接,并且激光焊接的槽宽非常大小,这可以认为是窄缝激光焊接。大功率CO2激光器通常用于厚板的激光焊接。焊接厚度可达50mm,长宽比可达12:1。焊接状态,主要含有马氏体组织,焊接后应进行热处理。由于激光焊接需要大功率激光器和高设备要求,因此其在生产领域中的应用受到限制。 lt,BRgt,lt,BRgt,2nbsp窄间隙焊接的应用状况lt,BRgt,lt,BRgt,窄间隙焊缝具有更好的机械性能,较低的残余应力和残余变形以及窄间隙焊接的高焊接生产率以及较低的生产成本,该技术客观上在钢结构焊接领域具有巨大的应用潜力和广阔的应用范围。从技术角度来看,它的许多技术优势决定了该技术的巨大诱惑。但是,从经济的角度来看,窄缝焊接技术确实具有经济的板厚范围,也就是说,在享受其技术优势的同时,它还能获得可观的经济效益。一般来说,厚度越大,经济利益就越大。具有明显经济优势的小板厚可以称为窄缝焊接的下限板厚。下限板厚随结构钢类型,结构可靠性要求,结构尺寸和空间位置而变化,但通常为20至30 mm。上板厚度仅取决于为窄间隙焊接技术开发的焊枪的可到达深度,理论上没有上板厚度限制焊枪。现有窄缝焊接,板厚500〜600mm的焊接没有任何技术障碍。目前,窄缝焊接已成功应用于工业生产的许多方面,其具体分布结构如表1、2lt,10gt所示。 lt,BRgt,lt,BRgt,NGW应用nbsp利用率()lt,BRgt,压力容器和锅炉nbsp 52.5lt,BRgt,工业机械nbsp25lt,BRgt,船舶结构和造船nbsp12.5lt,BRgt,压力水管nbsp10lt, BRgt,lt,BRgt,表2 nbspNGW利用率分布表lt,BRgt,NGW方法nbspGMAWnbspGTAWnbspGSAWlt,BRgt,利用率()nbsp75nbsp5nbsp20lt,BRgt,lt,BRgt,在经济建筑中,许多大型钢结构,桥梁,船舶和核反应堆以上要求要求使用大厚度的钢板连接[10]。我国的焊接钢结构基本上保持在电弧焊的水平,窄缝焊接的应用很少。这不仅难以提高劳动生产率,而且焊接质量水平也不高。 lt,BRgt,lt,BRgt。目前,大厚度钢板越来越广泛地用于生产中。中国可以在传统的电弧焊的基础上加快窄缝焊的使用。中国的窄缝焊接技术可以在借鉴国外对机械类型的重视的基础上,采用先进的计算机控制技术,发展为机械与控制的结合,从而成为其未来发展的方向。 lt,BRgt,lt,BRgt,3nbsp窄间隙焊接的发展方向及其新发展lt,BRgt,lt,BRgt,窄间隙焊接具有极高的焊接生产率,更好的接头机械性能,较小的焊接残余应力以及显着的技术和经济优势它具有残余变形和降低焊接生产成本等优点,因此值得归类为先进的制造技术。但是,到目前为止,该技术在厚板焊接领域的应用仍然非常有限,中国许多行业的应用还没有实现零突破。为了使窄缝焊接技术更加成熟,实用,并使技术和经济优势更加明显,我们还应从以下几个方面加快技术发展和技术进步:lt,BRgt,lt,BRgt,(1)发展较低热输入弧焊技术可满足高强度钢甚至高合金钢,更宽的空间位置适应性等需求,lt,BRgt,(2)超低飞溅率控制技术的发展(包括电源) GMAW方法解决窄缝问题自动焊接过程中对高可靠性和高稳定性的需求,lt,BRgt,(3)开发具有高抗干扰能力,高可靠性的自动跟踪技术高精度和高精确度,以在狭窄的斜角,弧形中满足焊枪的安全可靠的操作对凹槽内空间高度精确定位的需求。 lt,BRgt,lt,BRgt,在过去的十年中,窄间隙焊接新技术的开发和研究似乎在世界范围内放慢了速度。原因可能是超低飞溅率控制技术和高可靠性实时跟踪控制尚未实现技术飞跃,并且窄间隙焊接技术已达到理想状态。令人欣慰的是,没有灰心各国的焊接专家。自1990年代以来,他们在不间断的电弧焊技术质的飞跃方面取得了令人振奋的新进展,这是狭窄的。间隙焊技术的迅速发展奠定了基础。过去10年中的一些进展如下:lt,BRgt,lt,BRgt,(1)使用脉冲旋转射流过渡技术,在降低飞溅率的同时,增强了两侧壁的融合,并利用磁场控制狭缝槽中的电弧摆动,Lt,BRgt,(2)超低飞溅率(<3)表面张力过渡焊接机已经成功开发(美国林肯公司),并且已经商业化,(3)各种光电,激光和其他自动跟踪的计算机辅助控制该系统已相继开发(例如瑞典esab公司,美国jellin公司和一些国内大学等),lt,brgt,(4)恒流co2焊接机,相继开发了模糊控制半自动gmaw焊接机(如日本)和其他新型电源(已商业化),lt,brgt,(5)沉积速度快,飞溅率低,不需要层间除渣的堆焊焊丝,为应用窄间隙药芯焊丝电弧焊,lt,brgt,(6)高稳定性送丝机构(如双重焊丝)提供了可能性电机,四轮驱动等)已成功应用于常规gmaw方法。简而言之,近年来,在gmaw领域开发的许多新工艺,新设备,新设备,新设备以及工业技术的不断改进为窄缝焊接提供了新技术。想法,新方法和新技术储备。我们相信,在不久的将来,效率更高,质量更高,成本更低,更可靠,更实用的窄间隙焊接技术将继续出现。>