窄间隙气体保护焊相关关键技术

王建才

摘要：作为保护焊关键技术重要的组成部分，使用窄间隙气体保护焊进行焊接工作，不仅可以有效控制焊接成本，还能提升焊接效率和质量。但是，由于窄间隙气体保护焊缺少完善的配套设施，并且未能有效突破现有的技术壁垒，需要对窄间隙气体保护焊相关关键技术进行分析，有助于该技术获得巨大的发展和应用空间。

关键词：窄间隙气体保护焊;侧壁熔合;气体保护;焊缝轨迹跟踪;飞溅率

引言

在工业和其它领域发展过程中，弧焊技术已经成为广泛应用的焊接技术，其中自动化焊接技术、高效率低成本焊接技术，是两种技术重要的发展方向。以高效率低成本焊接技术为例，最具代表性的为窄间隙焊接技术，该技术是由多种技术组成，包括窄间隙埋弧焊、窄间隙热丝脉冲氩弧焊以及窄间隙气体保护焊。但是，由于核心设备、操作方式以及技术壁垒等因素的限制，窄间隙焊接技术仍无法提高应用效率。

1.窄间隙气体保护焊两侧壁熔合控制技术

在窄间隙气体保护焊中，两侧壁可靠融合控制技术，需要解决焊接坡口过窄等问题，才能有效提升应用效率。操作人员进行焊接过程中，由于焊接坡口空间狭小，无法将电弧轴线放入在坡口内，导致坡口侧壁平行与电弧轴线，此时需要使用密度高的电弧中心，才能在较高的能量状态下完成焊接操作。所以，在使用窄间隙气体保护焊两侧壁熔合控制技术时，需要焊接人员借助波浪焊丝法，只需在一侧的空间内，并且在较小的坡口面积中完成焊接。但是，使用该方法时应注意，应避免由于焊接速度太慢影响到熔敷速度。若使用固定偏侧法，此时在较小的坡口填充面积内，受到较快的熔敷速度影响，可在两侧壁内有效完成焊接操作。

2.窄间隙气体保护焊的焊枪技术

在窄间隙气体保护焊技术中，采用窄间隙焊枪NG-GMAW技术，操作人员应充分利用该技术的以下功能，最大程度发挥窄间隙气体保护焊的焊枪技术优势，包括：一，只需较小电压，即可产生较大的电流，完成对导电嘴内导丝的加热;二，将导丝保持在平滑顺畅的状态，可有效降低送丝的电阻值;三，为保证保护气体维持在良好的层流状态，可通过感温区有效控制气体流向分布;四，使用寿命长高绝缘性能的焊枪，可防止在焊接时出现放电分流情况;五，在窄间隙坡口内进行焊接时，应充分焊接结构的优势，有效发挥高温绝缘作用;六，在高强度热辐射状态下，可有效控制焊接温度。

3.窄间隙气体保护焊的焊缝轨迹跟踪

采用窄間隙焊枪NG-GMAW技术，需要通过自动化焊接过程，才能保证焊枪与每个焊接位置保持相等的距离，同时还能控制在平行的状态下。而该技术在实际焊接操作中，需要将产生的误差控制在±0.5mm范围内，才能避免出现较大的焊接缺陷。但是，由于该技术焊接坡口角度在1°-3°之间，并且在狭窄的焊接坡口内，无法有效完成电弧跟踪、二维激光跟踪以及CCD图像处理跟踪。若在较大面角坡口位置进行焊接，通常由于弧压产生的变化，导致焊接出现误差，同时无法通过二维激光跟踪对坡口位置进行测量，从而影响到坡口外焊接结构的反光强度，也无法有效控制焊接的操作距离。使用CCD图像处理法，需要将焊枪的坡口角度控制在合理的误差内，才能使焊枪底部中心到坡口位置的距离，在有效的跟踪距离内完成焊接操作。在新型焊枪底部焊丝邻近坡口距离跟踪技术中，需要将焊丝与坡口侧壁的距离控制在有效的范围内，有助于提升该技术的焊接跟踪效果。

4.窄间隙气体保护焊的高温区保护

传统的电弧焊接，需要保证在轴向均匀的状态下完成保护气送气操作。而在窄间隙气体保护焊操作过程中，在较小的横向焊缝尺寸内，无法有效的完成气体送气操作，同时在空间内受到不均匀送气的影响，导致气体未能发挥应有的保护作用。受到焊接高温区影响，通过焊丝端部、电弧区以及熔池区等位置，对保护气体进行安全稳定的送气，其过程可减少金属氧化物以及氮化物的生成。而在窄间隙条件技术发展过程中，通过气体保护技术，在原有的技术基础上，增加二次保护技术，才能通过某一倾斜状态，在有效的控制电弧中心内完成送气操作，从而避免由于送气过程中出现的层流、消耗气量过大等问题。

5.窄间隙气体保护焊的弧焊电源

在传统的平特性弧焊电源进行焊接时，需要有效提升电源供电的稳定性和安全性，才能符合窄间隙气体保护焊的弧焊电源使用标准。窄间隙气体保护焊需要较高的熔滴过渡空间，同时在较高的稳定状态下，才能避免过窄的喷嘴端部出现气体四散等情况。此外，进入到感温区的保护气体，在层流状态下发生变化后，无法展现出良好的气体保护效果。目前，需要借助高质量的协同控制电气保护功能，才能保证电源电压精度控制在±0.3‰以内，以此在稳定的状态下完成射流操作，从而避免在飞射过程中，飞射内蕴含大粒径的颗粒。

结语

综上所述，在对窄间隙气体保护焊相关关键技术研究时，需要配置完善的基础设施，并且对两侧壁熔合控制技术等进行有效的完善和优化，从而提升技术的可操作性，避免由于高飞溅率、超高温度等情况影响到该技术的正常使用。

参考文献：

[1] 张富巨，郭嘉琳，张国栋.窄间隙气体保护焊相关关键技术[J].电焊机（7）.

[2] 姚舜，钱伟方，秦笑梅.窄间隙熔化极气体保护焊技术研究[J].焊接技术，2002（s1）.

（作者单位：中油管道机械制造有限责任公司焊接技术研究所）