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窄间隙熔化极气体保护焊

作者: 来源: 日期:2017-1-11 1:20:50 人气:16 加入收藏 评论:0 标签:

窄间隙熔化极气体保护焊(NG-GMAW)是1975年后研制成功的,这一工艺是在采用特殊的焊丝弯曲结构以使焊丝保持弯曲,从而解决坡口侧壁的熔合问题。如前所述,在各种窄间隙焊接方法中,NG-GMAW的气体保护、焊丝对中和缺陷形成等各种问题最具有代表性,其质量控制是窄间隙焊接研究的重点和难点。但由于这种方法适焊板厚大(可达400~600mm)、焊接质量好、效率高、不需要层间清渣,同时也是应用最广泛的一类窄间隙焊接方法。

当板厚大于35mm时,需要使用特制的NG-GMA焊枪,这类焊枪与NG-TIG焊枪类似,前端都呈现扁平状,以便能够深入到窄间隙坡口中(坡口间隙<12mm),水、电、气、丝等都需要通过这个扁平焊枪前端导入到坡口内部,焊枪结构复杂,加工精度要求高,成本大。

NG-GMAW最早起始于上个世纪70年代,该技术的主要制造商之一是Babcock Hitachi KK,所开发的设备在1977年由Babcock 和Wilcox大量的应用在电站和核电的压力容器焊接中。Babcock Hitachi克服了侧壁未熔合的困难。GMAW在窄间隙中应用的最大挑战是熔滴位置必须精确控制,这需要短弧长和短路过渡,但会在侧壁和焊枪上形成飞溅,而且容易导致电弧在侧壁放电,使得电弧攀爬到侧壁上,并回烧到导电嘴。Babcock Hitachi通过采用脉冲焊接参数以维持短弧长,同时利用滑块将焊丝在送入导电嘴之前折曲成波浪形,电弧在折曲的焊丝端头燃烧,周期性的变换方向,指向不同侧壁,从而增大对侧壁的热输入,消除了侧壁未熔合缺陷。工艺实验结果表明,对于100mm厚的SA516 Gr70材料,焊缝的抗拉强度为584MPa,在材料经过加热625℃、保温4小时的焊后热处理后强度为475MPa。Matsuda比较了NG-GMAW和NG-SAW焊缝中的含氢量,结果显示NG-SAW中含氢量是NG-GMAW的5倍。

日本神户制钢(Kobel Steel)采用麻花焊丝方法开发的NG-GMAW技术进行了焊接试验,结果表明经过620℃加热,保温12小时的焊后热处理后,焊缝强度达到579MPa。

NG-GMAW在一些关键的应用中广泛使用,例如法国DCAN船厂的潜艇外壳(厚度100mm)制造中使用了NG-GMA焊接技术,日本的压水反应堆(PWR)制造业采用此技术。应用大部分应用集中在1980年代的日本,近些年国外对NG-GMAW研究较少,国内主要是一些高校在2003年开始进行了相关装备和工艺研究,其中包括哈尔滨工业大学、江苏科技大学和武汉大学等,但未见在工厂的应用报道。国外NG-GMAW的应用主要集中在三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)、巴比库克-日立(Babcock Hitachi)、新日铁(Nippon Steel)、阿海珐核电(Areva NP)和川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)。

NG-GMA焊的焊接速度在180~350mm/min之间,熔敷率取决于焊丝直径和焊接参数,在1.9~9.1Kg/h之间。如果焊接1m内径、壁厚150mm、坡口间隙12mm的环缝,则需要55Kg的焊丝,焊接时间在6-28小时。


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