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    窄间隙MAG/MIG气保焊与传统焊接技术比较

    发布人:武汉纳瑞格智能设备有限公司 发布时间:2016-01-18 15:21

           随着工业装备、建筑钢构、国防装备向大容量、高参数、大型化的快速发展,厚板、大厚板、超厚板焊接结构的应用越来越广泛。厚板、大厚板、超厚板焊接结构由于其刚度和拘束度大,焊接残余应力与残余变形大,焊接工程量大,焊接生产成本高,制造质量、生产周期和制造成本与企业的经济效益的矛盾日益突出,寻求制造质量更高、生产率更高、制造成本更低的焊接新工艺及其配套设备,已成为国内外装备制造企业焊接技术进步的迫切需要。
         对于厚板、大厚板、超厚板焊接结构,目前国内外广泛应用的焊接工艺方法有下述五种(特大线能量的电渣焊未列入):
    (1)涂料焊条电弧焊(SMAW);
    (2)半自动或自动MAG/MIG焊(C-MAG/MIG);
    (3)普通埋弧焊(C-SAW);
    (4)窄间隙埋弧焊(NG-SAW);
    (5)窄间隙热丝脉冲氩弧焊(NG-TIG)。
         涂料焊条电弧焊(SMAW)是应用历史最长、机动灵活性最好的传统方法。该方法的焊接质量对人的操作技能依赖程度高,应力和变形大。是上述五种方法中质量保证能力最低(产品一次合格率最低)、焊接生产率最低、焊接生产成本最高的焊接工艺方法。
         半自动或自动MAG/MIG焊(C-MAG/MIG焊)由于采用了连续机械送丝,燃弧率提高,电极的电流密度提高,焊接生产率比SMAW有较大提高,保留了SMAW设备简单和机动灵活性好的优势。技术局限性是焊接工程量不能减小,应力和变形较大,半自动时焊接质量完全依赖于人的操作技能和质量意识,自动焊接时需要较高的坡口组装精度和必须可靠的焊缝轨迹跟踪技术才能确保焊接质量。
          普通埋弧焊(C-SAW)是国内外目前最广泛应用的厚板、大厚板、超厚板结构的焊接工艺方法。该方法的熔敷速度高,焊缝几何尺寸和冶金质量对焊接参数的波动不敏感,质量稳定,成型美观,成本比前述两种方法有所降低。主要技术局限性有:焊接工程量不能减小,焊接热输入量大导致焊态焊接接头的塑韧性储备降低,焊接施工前需烘干焊剂,只能水平或接近水平位置焊接,应力和变形大。
          窄间隙埋弧焊(NG-SAW)是为了克服普通埋弧焊(C-SAW)方法焊接工程量不能减小的局限性而发展起来的一种较先进的自动焊工艺方法。该方法由瑞典ESAB公司发明于上世纪的80年代初,在大厚、超厚重要结构中应用广泛。其技术特性是完全继承和保留了普通埋弧焊方法的优点,采用较小的坡口面角,小幅度降低了焊接工程量,焊接残余应力和变形在板厚方向上有所降低和均匀化,焊接生产率高于普通埋弧焊,生产成本比普通埋弧焊降低20%左右,但其普通埋弧焊方法的局限性因方法的固有特性而未能克服。
          窄间隙热丝脉冲氩弧焊(NG-TIG)是为大幅度克服窄间隙埋弧焊的焊接热输入量大、焊接残余应力与残余变形大、焊接工程量降低幅度较小等局限性而发展起来的一种自动焊工艺方法。该方法的最大技术优势在于:焊接工程量与前述三种方法(SMAW,C-MAG/MIG,C-SAW)相比减小了25%到60%,板越厚,减小幅度越大。焊接热输入降低到15 KJ/cm左右,质量稳定性极高,焊接接头力学性能高,残余应力与变形较小。主要技术局限性是:焊接生产率极低(远低于 SMAW和埋弧焊),焊接生产成本很高。
           综上所述,在厚板、大厚板、超厚板结构焊接领域, SMAW是质量保证能力最低、生产率最低、生产成本最高的工艺方法,仅在焊接工程量不大、不追求更高效率、更高经济效益的场合应用。C-MAG/MIG 虽比SMAW 焊接生产率有较大提高,但毕竟是半自动焊接,焊接质量的一致性和可靠性还达不到自动焊接的水平。C-SAW, NG-SAW 和NG-TIG 三种方法都属于自动焊方法,焊接质量保证能力都很高(不完全依赖于人的技能),但其焊接方法所决定的固有局限性,使这三种方法按今天“更高质量、更高效率、更低成本”的现代工业生产目标要求还有较大的差距。窄间隙/超窄间隙熔化极气体保护焊(NG- MAG/MIG或 UNG- MAG/MIG焊)方法是迄今为止,较彻底地克服了C-SAW、 NG-SAW 和NG-TIG焊三种方法的固有局限性,并同时保留了其技术优势,目前最先进的焊接工艺技术,其技术比较优势看了以下图表就一目了然。

     
                 
                       图1   不同工艺方法和板厚(T)时焊接坡口填充面积比较                                     图2  不同板厚下普通埋弧焊与窄间隙MAG焊接坡口填充面积
                              (红色箭头和其右侧的百分比表示采用窄间隙 MAG/MIG焊时                                比较(黑色箭头和其右侧的数字表示采用窄间隙MAG/MIG
                               焊接坡口填充面积下降的比例)                                                                       焊时焊接坡口填充面积下降的百分比)

     
                     
                                          图3  不同焊接工艺方法时HAZ尺寸比较                                       图4   不同板厚下普通埋弧焊与窄间隙MAG焊生产率比较
                                               (UNGW表示窄间隙MAG/MIG焊)                                          (红色箭头和其右侧的百分比表示采用窄间隙 MAG/MIG焊时
                                                                                                                                           焊接生产率提高的比例) 
     
     
     
            
                              图5  不同板厚下普通埋弧焊与窄间隙MAG焊生产成本比较                              图6  窄间隙MAG焊与普通埋弧焊比较 
                                  (红色箭头和其右侧的百分比表示采用窄间隙MAG/MIG                                                生产成本与板厚的关系       
                                   焊时与普通埋弧焊比较焊接生产成本降低的比例)
     
       
    纳瑞格窄间隙/超窄间隙MAG/MIG的技术优势小结如下:
     
    1. 焊接生产率比较:窄间隙热丝脉冲TIG焊与涂料焊条电弧焊(SMAW)最低;窄间隙MAG焊是SMAW的8~10倍,是半自动或自动 MAG/MIG焊的2~4倍,比普通埋弧焊提高24%~95%,比窄间隙埋弧焊提高20%~40%,即窄/超窄间隙MAG焊生产率最高。
    2. 焊接热输入比较:普通 SAW 与NG-SAW的热输入一般在20~50 kJ/cm以上, SMAW、半自动M AG/MIG焊、NG-TIG焊一般在13 kJ/cm~20 kJ/cm左右,窄间隙/超窄间隙MAG焊一般在12 kJ/cm以下,因此其焊接热影响区HAZ尺寸最小。
    3. 焊接残余应力与残余变形比较:窄/超窄间隙MAG焊与UNG-TIG焊相当,比SMAW、 C-SAW、 NG-SAW、 C-MAG/MIG 焊降低40%到60%。
    4. 由于窄/超窄间隙MAG焊的焊接热输入量大幅度降低,其焊态焊接接头的力学性能,尤其是塑、韧性储备大幅度提高,通常不需要进行焊后热处理。
    5. 焊接生产成本比较:窄/超窄间隙MAG焊比涂料焊条电弧焊SMAW通常降低80%以上,比半自动或自动MAG/MIG焊降低60%以上,比普通埋弧焊降低30%~50%(板厚50mm以上时),比窄间隙埋弧焊降低25%~55%,即窄/超窄间隙MAG焊的生产成本最低,比现有技术降低一般都在50%以上,这一巨大的经济优势将为企业每年节约非常可观的生产成本(一般每年可节约几十万元到上百万元)。



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