对一些焊接技术工艺的探讨

摘 要：焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。

关键词：焊接 冷焊 直缝 埋弧 螺旋

一、概述

焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。 焊接的本质是使两个分离的物体产生原子间结合，使之连接成一体的连接方法。

焊接的特点：焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大：铆钉孔周围的应力集中系数变化较小，而焊缝除了起着连接焊件的作用外，还与基本金属组成一个整体，并能在外力作用下与它一起变形。因此，焊缝的形状和焊缝的布置必然会影响应力的分布，使应力集中在较大的范围内变化；焊接结构有较大的焊接应力和变形：绝大多数焊接方法部采用局部加热，经焊接后的焊件不可避免地在结构中会产生一定的焊接应力和变形；焊接接头具有较大的性能不均匀性；焊接接头中存在着一定数量的缺陷：焊接接头中通常有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷。缺陷的存在会降低强度，引起应力集中，损坏焊缝致密性，是造成焊接结构破坏的主要原因之一。但是，采用合适的工艺措施加强工艺质量管理，这些缺陷是可以预防的，即使已产生了缺陷，也是可修复的；焊接接头的整体性：焊接接头的整体性是焊接结构区别于铆接结构的一个重要特性。这个特性一方面赋予焊接结构高密封性和高刚度，另一方面又带来了问题。例如，止裂性能不如铆接结构好，裂纹一旦扩展，就不易制止，而铆接缝往往可以起到限制裂纹扩展的作用。

二、冷焊技术

冷焊机是专门对铜，铝，金，锌，钽铌等及其它们部分合金线材的焊接。冷压焊接是在焊接时无需用电、热、填料和焊剂，而是靠施加压力连接金属和合金的方法。在集中的压力载荷作用下，使需要联结的两接触面表面面积扩大，面积的扩大使表面上原始的阻碍焊接的保护膜破裂，外力的载荷又使暴露的纯净金属基体紧密接触，从而产生新的原子之间的结合，继续加力就可以实现焊接。

冷焊既表面粘接与粘涂技术，采用粘接手段修复设备，不但避免了堆焊和热喷涂引起的设备变形及裂纹，而且没有电镀和电刷镀的尺寸与厚度限制，是一种快速有效且价廉的现代维修维护手段。捷利特修补机是利用大电容瞬间放电原理，利用电容放电时高温把补材材料熔渗进工件表面。熔渗后的补材和工件表面产生结合度很高的冶金结合形强化层，剥离性能高于工件材料。本机对球铁、灰铁、不锈钢等缺陷的修补效果极佳，焊补速度快，焊后无色差或色差极小。适应工厂规模生产的需求。人们公认的较难修补的机床轨道面的缺陷，捷利特修补机也得到了较理想的解决。

热影响极小。由于工作电流（2-200A）、时间（1-600ms）可精确控制，因而输入的能量得到精确的控制。理想的设定可使输入的能量仅够 用于焊丝与工件之间的溶合，不会有太多能量作用于工件，从而使工件表面受热影响降至最低。达到理想的修补效果；可进行极薄的厚度焊接。由于焊接电流最小可在2A稳定运行，因此可对极薄部位进行焊接；精密细小部位的焊补由于小电流的稳定运行，时间的精确控制 ，焊补的工作点可是极小，精密的部位，而不会对周边产生影响；极高的结合度。由于本焊机属于熔焊，结合度极高，焊后的部位可进行各种机械加工，不会出现焊后结合不牢固，脱落等现象。

三、直缝埋弧焊接钢管与螺旋焊管

高频电阻焊接钢管（ERW钢管）因它焊接过程与埋弧焊相比，ERW工艺在焊接过程中不添加任何焊接材料，焊缝成型没有经过热熔化状态，只是焊缝金属经过再结晶过程，故形成的焊缝与母材的化学成份完全一致，钢管焊接后经过退火处理，制造成型冷加工内应力，焊接内应力均得到改善，因此ERW钢管综合机械性能较好。但目前以上海埃力生、广东番禺珠江钢管厂为代表的厂商只生产φ355mm以下的管材，大口径燃气管线无法选用。

直缝埋弧焊（UOE钢管）因它采用焊后冷扩径工艺涨管，故UOE钢管几何尺寸比较精确，采用UOE钢管对接时的对口质量好从而确保了焊接质量，通过扩管工艺一定程度消除了部分内应力。 另外UOE钢管焊接时采用多丝焊接（三丝、四丝），这样的焊接工艺焊接时产生的线能量小，对母材热影响区影响程度也小。多丝焊接后道焊丝对前道焊丝可起到消除焊接时产生应力的作用，从而对钢管的机械性能有所改善。

直缝埋弧焊接钢管与螺旋焊管相比其焊缝长度短，这样焊接产生缺陷及影响相对较小。在高压管道中直缝管的母材能做到逐张钢板100%超声波探伤，满足高压管道对母材的要求。然而尽管UOE钢管的综合性能优于其它钢管，但它高昂的价格，使资金紧张的用户望而却步。

螺旋钢管焊缝呈螺旋状分布，一般而言钢管的焊缝区域包括焊缝热影响区是钢管机械性能较差的部位，而压力管道最大内应力沿轴向分布，螺旋焊接管则将较薄弱的部位避开了内应力最大的方向，从而改善了钢管的性能。此外螺旋钢管焊缝成型及焊缝加强高度等原因，在做外防腐时增加了难度，在焊缝两则可能会形成空隙，目前有些厂家采用侧向缠绕涂敷三层PE或二层PE的工艺，可解决螺旋钢管的防腐。

四、结语

综上所述，焊接结构有其自身的特点，只有正确地认识，切实掌握它的特点，才能设计制造出性能良好、经济指标高的焊接结构。如在一些容器标准中，由于考虑补偿焊缝缺陷的作用或接头焊缝热影响区的性能改变，规定了采用焊缝系数，即通过加大焊缝厚度来解决这一矛盾。事实证明：这种做法缺乏理论依据，因为靠增加焊缝厚度无法弥补焊接缺陷的有害作用和热影响区韧性的改变。相反，由于增加了焊缝厚度，使得缺陷的作用更加明显，同时又由于焊缝厚度的增加，势必造成板厚增加，从经济角度考虑也是极不合算的。妥善解决的方法应该是提高接头质量。