窄间隙埋弧焊

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第121页（2212字）

窄间隙焊接是指利用窄间隙代替V形、双V形、U形或双U形等坡口进行焊接的一种方法。根据焊接方法的不同，有窄间隙埋弧焊(SAW－NG)、窄问隙熔化极气体保护焊(GMAW－NG)、窄间隙钨极气体保护焊(GTAW－NG)等多种形式。窄间隙自动埋弧焊(SAW－NG)坡口角度一般为0°～1°，坡口宽度为20～30mm，通常选用直径为3mm左右的焊丝。

1．SAW－NG的特点

(1)由于采用窄间隙，焊接厚板接头时无需采用U形或双U形坡口，因而大大节省了填充金属。

(2)在窄而深的坡口中进行多层焊，热输入较低，因而减小了残余应力及工件变形，同时可防止热裂纹。

(3)由于采用了多层焊，后续焊道对前一焊道具有很好的回火作用，加之每层的厚度较薄，因此，焊缝金属晶粒细小，韧性好。

(4)与窄间隙气体保护焊相比，窄间隙埋弧焊的焊丝较粗，电弧较大，对跟踪控制系统的精度要求较低，因此不易产生未焊透及夹渣等缺陷。

2．SAW－NG的技术要点

(1)每层焊道侧壁均要求完全焊透，因此焊丝端部与侧壁之间应保持适当的距离，并且焊丝伸出长度也应适当。这就要求焊机配有横向及高度方向的跟踪系统，以保证焊丝的精确定位。

钢板厚度方向(Z轴)及间隙宽度方向(Y轴)均应装有传感器，通常采用接触式机械－电气系统传感器。Z向传感器的作用是：控制并保持焊丝的伸出长度，稳定焊接参数；控制导电嘴从坡口一侧摆向另一侧所用的时间；反馈控制滚轮架的转动速度，使焊接速度始终保持稳定。

Y向传感器的作用是控制导电嘴与侧壁的距离，并使之保持不变，以保证侧壁焊透并避免咬边和夹渣。

(2)由于SAW－NG是在很窄的间隙中进行多层焊，因此脱渣是一个重要问题，一般要求焊剂须有良好的脱渣性。表1－3－37比较了几种窄间隙埋弧焊焊剂的脱渣性。

表1－3－37 几种窄间隙埋弧焊焊剂的脱渣性^［11］

(3)焊接过程中，如发现缺陷，应及时利用合适的方法磨掉，并进行修补。

3．SAW－NG工艺

一般开0°～1°的坡口。坡口的关键尺寸是坡口宽度，通常根据焊件的厚度、焊丝直径、焊剂的脱渣难易程度、以及焊件的结晶裂纹敏感性来选择。焊件厚度越大，或焊丝直径越大，或脱渣越难，或结晶裂纹敏感性越大，则坡口宽度应适当增大。而且要求坡口宽度具有较高的精度。在焊缝全长范围内，坡口宽度的误差应不超过3mm，否则将很难保证焊缝质量。

窄间隙埋弧焊工艺有3种方案，如图1－3－23所示。图(a)为每层一道焊缝，适用于板厚为70～150mm的工件。该方案有省时省料的特点。但必须严格控制坡口精度和焊接工艺参数。由于单道焊根部容易产生热裂纹，因此当焊接含碳量较高的钢材时，应该采用较低的焊接电流和速度，从而获得较大的成形系数，减小裂纹倾向。

图(b)为每层两道焊缝，适用于板厚为150～300mm的工件，该方案的特点是，易焊透，焊渣易清除，工艺参数允许范围大。而且由于线能量小，焊缝具有良好的韧性。

图(c)为每层三道焊缝，适用于板厚＞300mm的工件。

图1－3－23 窄间隙埋弧焊工艺方案^［11］

焊丝直径通常根据板厚来选择，板厚小，选择的焊丝直径也应较小。电弧电压一般取25V～35V，若小于25V，焊缝上凸严重；若大于35V，易产生咬边及夹渣，且清渣困难。

焊丝与间隙侧壁(丝－壁)的间距是影响焊缝质量和性能的一项重要参数，决定了侧壁熔深、粗晶区与细晶区比例。通常，最佳的丝－壁间距等于所用焊丝的直径，允许偏差为±0．5mm。

窄间隙自动埋弧焊工艺参数如表1－3－38所示。

表1－3－38 窄间隙自动埋弧焊工艺参数^［11］

4．窄间隙埋弧焊机

哈尔滨焊接研究所研制的窄间隙埋弧焊机HSS－250W在预留间隙的情况下，可焊厚度达350mm的板材。焊机有单、双丝两种型式，采用微机控制，可实现焊接电流、电压及焊接速度的闭环控制。焊机还可配用两维焊缝跟踪装置及其他控制功能，具有较高的自动化程度。