窄间隙焊接的应用现状及发展趋势

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自1963年12月《铁时代》杂志上首次刊发由美国Battelle研究所开发的窄间隙焊接技术以来（术语“窄间隙焊接”于1966年5月第一次出现在《BritishWeldingJournal》杂志上发表的由美国Battelle芯克腞PMeister和DCMatin合写的文章中〔1〕），窄间隙焊接技术作为一种更先进的焊接技术，立即受到了全世界各国焊接专家的高度关注，并相继投入了大量的研究〔2〕。VY马林从许多刊物中整理出了窄间隙焊接的下述特征〔3〕：①是利用了现有的弧焊方法的一种特别技术；②多数采用I形坡口，坡口角度大小视焊接中的变形量而定；③多层焊接；④自下而上的各层焊道数目相同（通常为1或2道）；⑤采用小或中等热输入进行焊接；⑥有全位置焊接的可能性。
日本压力容器委员会施工分会第八专门委员会曾审议了窄间隙焊接的定义，并作了如下规定〔4〕：窄间隙焊接是把厚度30mm以上的钢板，按小于板厚的间隙相对放置开坡口，再进行机械化或自动化弧焊的方法（板厚小于200mm）。经过半个多世纪的研究和发展，人们对其焊接方法和焊接材料进行了大量的开发和研究工作，目前窄间隙焊在许多国家的工业生产中都发挥着巨大的作用。

1窄间隙焊接技术的分类和原理
窄间隙焊接技术按其所采取的工艺来进行分类〔5〕，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、窄间隙电渣焊、窄间隙激光焊，每种焊接方法都有各自的特点和适应范围。
1.1窄间隙埋弧焊
1.1.1窄间隙埋弧焊简介
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％。窄间隙埋弧焊已有各种单丝、双丝和多丝的成套设备出现，主要用于水平或接近水平位置的焊接，并且要求焊剂具有焊接时所需的载流量和脱渣效果，从而使焊缝具有合适的力学性能。一般采用多层焊，由于坡口间隙窄，层间清渣困难，对焊剂的脱渣性能要求秀高，尚需发展合适的焊剂。
尽管SAW工艺具有如下优点：高的熔敷速度，低的飞溅和电弧磁偏吹，能获得焊道形状好、质量高的焊缝，设备简单等，但是由于在填充金属、焊剂和技术方面取得的最新进展，使日本、欧洲和俄罗斯等国家和地区在焊接碳钢、低合金钢和高合金钢时广泛采用NG-SAW工艺。
NG-SAW用的焊丝直径在2～5mm之间，很少使用直径小于2mm的焊丝。据报导，最佳焊丝尺寸为3mm。4mm直径焊丝推荐给厚度大于140mm的钢板使用，而5mm直径焊丝则用于厚度大于670mm的钢板。
NG-SAW焊道熔敷方案的选择与许多因素有关。
单道焊仅在使用专为窄坡口内易于脱渣而开发的自脱渣焊剂时才采用。然而，尽管使用较高的坡口填充速度，单道焊方案较之多道焊方案仍有一些不足之处。除需要使用非标准焊剂之外，它还要求焊丝在坡口内非常准确地定位，对间隙的变化有较严格的限制。对焊接参数，特别是电压的波动以及凝固裂纹的敏感性大，限制了这一工艺的适应性。单道焊在日本使用较多。
日本以外的其他国宝广泛使用多道焊，其特点是坡口填充速度相当低，但其适应性强，可靠性高，产生缺陷少。尽管焊接成本较高，但这一方案的最重要之处在于，允许使用标准的或略为改进的焊剂，以及普通SAW焊接工艺。
1.1.2窄间隙埋弧焊的焊接特性
窄间隙焊接是在应用已有的焊接方法和工艺的基础上，加上特殊的焊丝、保护气、电极向狭窄的坡口内导入技术以及焊缝自动跟踪等特别技术而形成的一种专门技术。埋弧焊的优势和局限性就直接遗传给窄间隙埋弧焊技术，并在很大程度上决定着窄间隙焊接的技术特性、经济特性、应用