焊接生产现状及焊接技术发展探析

宋昆晟，马小平，吕英超

（中国石油集团海洋工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266000）

近年来随着经济建设的发展，焊接技术也随之不断改革创新，有利于国内经济的发展，同时还能促进制造业实现可持续发展。在当前，为进一步推动制造业快速发展，很多技术被运用于制造行业中，其中使用较为广泛的是焊接技术。本文针对焊接技术的发展现状以及发展趋势进行深入分析，进一步促进国内焊接技术在制造业实现可持续性健康发展。

1 国内焊接技术发展现状

1.1 焊接技术缺陷问题分析

在钢板焊接过程中经常会出现长厚板焊接问题，针对最终焊接质量其影响因素包括焊接技术、工艺效率。除此之外，针对焊接的后板、箱体等构件，其整体焊接和T 形焊接工艺要求较高，并且在实际焊接过程中很难清理灰渣。因此通常使用熔化极气体保护焊完成第一层焊接，但该方法在使用中也存在很多问题，比如在T形厚钢板焊接过程中对接焊时会一定程度上影响焊接效率，还会增加焊材用量，同时在焊接时对于工作人员健康也会产生不利影响。

1.2 焊接技术自动化程度较低

当前在一些发达国家焊接自动化已经覆盖80%，然而国内由于受到技术条件的限制，焊接自动化水平只能达到30%，在一定程度上使国内电气生产、建筑业、机械加工等领域的发展受到较大限制。目前很多焊接均采用的是手动氩弧焊的技术，自动化水平较低，严重影响了国内焊接技术的发展。在之后焊接技术发展中，数字自动化成为主要发展趋势，要求工作人员必须进一步了解数字化焊接技术理论和技能，为国内数字化焊接提供技术支持。

1.3 焊接构件的冷热裂纹问题

在实际焊接过程中如果外界温度较低时，在完成焊接后会出现一些裂纹。通常情况下，冷焊接需要具备以下条件：在扩散性条件下，焊缝接头具备一定的硬化组织，当密度和压应力较大时，热焊缝需要在高温条件下形成，也被认为是高温裂缝或结晶裂纹。在裂纹内部很容易出现热影响区，主要是由于在焊池中杂质与低热点共存，进而会导致晶体偏析问题，最终影响焊接质量。

1.4 工作人员专业技能水平不高

目前钢结构已经广泛应用于各个领域，然而对于焊接工作人员来说，由于其专业技术水平较低，将会影响最终的焊接质量和钢产品的稳定性。目前很多从事焊接技术的工作人员未接受专业的系统培训和理论分析指导，导致在实际工作过程中与行业要求存在一定差距。

2 焊接技术的特点

从整体上来看焊接技术是一项具备综合性强的工艺，其发展与现代化科学技术相辅相成。近几十年来，国内焊接技术得到快速发展，也出现了多种焊接技术，包括红外线、真空、电子束、超声等现代化技术，在目前焊接行业中已经实现了广泛应用。新型焊接技术不仅能够使国内焊接技术得到快速发展，同时也能够奠定制造行业中焊接技术的地位，并且从一定程度上扩大了该技术的应用性。目前从国内发展情况上来看，机械制造业以及相关行业其设计技术主要为焊接技术，该技术已经被运用于汽车机车、建筑、轻工、纺织、煤炭、航天航空等多领域中，同时该技术还渗透了现代化技术，在一定程度上能够促进国内焊接技术实现快速发展。

3 常用高效焊接方法分析

气体保护焊，该技术主要是以气体作为电弧媒介，同时能够保护电弧焊和焊接区。其分为非熔化极和熔化极这两种气体保护焊。电阻焊，主要是指在两个电极之间能够压紧背板原件，并通过电流后能够使电流经过焊接接触面或相邻区域形成电阻热效应，并将焊件加热至相应的塑性状态，使最终焊接能够形成金属结合的电阻焊。目前该方法已经用于汽车、电子、航天等多个领域中。螺柱焊接，该方法按照焊接方式可将其分为储能式和拉弧式这两种类型，两种方法均属于单面焊接，由于采用螺柱焊接过程中无需穿孔，因此在焊接过程中不存在漏水、漏气的问题，也无需对非焊接面完成再次加工。磁控焊接，该技术是近年来新型的焊接技术，通常运用于外加磁场，能够有效控制最终焊接质量，该技术的投入成本低，消耗能量少，而且结构比较简单，目前在国外已经广泛应用，因此也得到了相关工作人员的认可。多电弧共焊接，该方法主要是由于一个容器存在多个电弧能够提高焊接热量，同时还可以改变热量分布情况，并向溶质焊接侧面提供相应的液体金属或热量，显著提升焊接的效率，确保最终焊接的质量。

4 焊接技术的具体应用

首先从焊接技术在航天领域中的应用上来看，由于焊接技术及稳定性强，焊接产品质量较好，目前已经在航空领域中实现广泛应用，在该领域中焊接技术占总共施工工时的10%，约有50%以上的原部件均采用焊接技术完成，由于航天航空领域对于材料的要求较高，因此在航空领域中特种焊接技术逐渐产生。在目前固态焊接和高能直流焊接技术的应用性较广，是采用最多的搅拌摩擦焊接以及电子束焊接，这些技术也在一定程度上促进了航天技术的快速发展。在汽车领域中，由于汽车领域汽车的变速箱、离合器等重要元部件均采用电子焊接的方式完成；而车身部分重要零部件焊接均采用激光焊接的技术完成，在汽车制造领域中液压成型附管件、车门等则采用搅拌摩擦焊接，因此，可以发现在汽车制造过程中焊接技术应用性效果。在海工制造业中高效焊接技术起着十分重要的作用，由于该技术具有较强的专业性和技术性，尤其是能够借助二氧化碳作为保护气体完成半自动焊接，目前该技术的应用率达到60%以上，对于海工制造业来说高效焊接技术已经成为了重要技术。目前先进焊接技术能够确保最终的海工产品制造质量，同时还可以缩短工期，降低成本，提高制造效率，从一定程度上也能够为海工企业提供可观的经济效益。

未来国内焊接技术主要集中于以下几个方面：对于磁控焊接技术来说，该技术能够借助磁场进一步完成焊接工作，同时焊接过程中所需的设备结构较为简单，而且投入成本小，能源消耗量较小，具有较高的生产率等优势。目前研究学者针对磁控焊接进行分析过程中，发现在热转移时通过采用电磁搅拌技术能够改变金属结晶，使其结晶方向发生变化，同时也能够显著提升焊缝机械性能。除此之外，可以通过磁控焊接避免焊接时存在的缺陷问题。因此，目前在国内焊接过程中磁控焊技术已经成为了当前的主要发展趋势。低温焊接技术的应用。传统在焊接过程中对于外界环境的温度具有一定要求，比如在冬季完成焊接时，由于外界温度较低将会影响焊接效率和性能，即便工作人员强行施工也不利于焊接质量，尤其对于我国来说很多地区冬季温度较低，而且持续周期长。使用低温焊接技术，相关工作人员能够在冬季完成低温焊接和临界温度运行提出有关措施，同时能够综合多种因素进行分析，确保能够获取合理临界温度，缩短焊接施工周期，确保能够提高冬季焊接质量。比如鸟巢钢结构就是在冬季完成焊接的，整个焊接结束能够为国内低温焊接技术提供重要的施工经验。激光焊接将取代电子焊接技术。当激光束完成聚焦后，其焦点能量密度较高可达到50W/cm，同时其加热范围在1mm范围内。因此在焊接过程中引入激光技术能够提升焊接质量，改变焊接效率，尤其需要注意的是能够有效控制焊接头变形，减少出现应力集中的问题。在未来制造行业发展过程中激光焊接技术将会得到快速发展，也能够成为一种较为理想且应用性较广的技术。未来国内激光焊接技术将逐渐实现成熟，并在焊接领域中实现更多的应用。

由于现代化焊接过程中流程较为复杂，而且通常工作量较大，焊接对象复杂，施工环境复杂，基于该情况下需要强化相关从事焊接工作的工作人员专业技能水平，能够显著提升技术标准相关要求，发挥焊接工作人员的创造性，进一步推动焊接行业实现可持续性健康发展。该目标可以通过以下方式来实现：首先管理部门应当构建较为完善的焊工资格认证体制，能够强化相关从业人员的技能培训，能够将理论与实践进行融合开展系统培训，同时对培训合格者可以颁发相应的资格证书，切实提升从业人员的准入标准，对于没有达标的工作人员不能从事该行业，进一步确立人员培训机制，能够根本上提升人才培养速度，提高整体的焊接水平。除此之外，还需要全社会参与，能够让更多的人积极参与焊接行业，显著推动国内焊接技术发展，使其能够在生产和生活中发挥更大效用，给社会和人们提供更加优质的服务。

从整体来看，目前国内焊接材料产量居全球首位，然而具备高质量的焊接材料和产品质量与发达国家还存在较大差距。在相关焊接过程自动化方面对颗粒度、焊接成型还存在较大差距，在实际焊接时严格的焊接材料挑选和相关工艺优化，相比国外发达国家来说存在较大差距，相关理论分析和实践技能还处于初步阶段。在一定程度上来看我国焊接总体技术水平比较落后，在之后还需要进一步提升高端焊接产品和研发多种助焊剂，进而能够提高焊接质量和效率。

5 结束语

总而言之，当前随着国内焊接技术的快速发展，在一定程度上能够推动经济建设，给人们的生活带来便利，然而随着焊接材料的发展以及该技术的推陈出新，制造业对焊接技术的要求逐渐提高。在处于现代化背景下焊接技术已经融入了数字化技术，应当采用更加先进的技术将其应用于焊接技术领域，强化焊接技术研发力度，更新焊接材料设备，使焊接实现自动化、机械化，促进国内焊接技术实现可持续性健康发展，使之能够为企业带来更多的经济效益。