窄间隙焊接技术的分类和原理
什么是窄间隙焊
什么是窄间隙焊什么是窄间隙焊？它有哪些特点？厚板对接接头，焊前不开坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用熔化极气体保护焊或埋弧焊完成的整条焊缝的高效率焊接法称为窄间隙焊。
窄间隙焊可以应用于平焊、垂直焊、横焊和全位置焊。
从材料上，可以焊接碳钢、低合金钢和铝合金等。
按热输入量的大小，可将窄间隙焊分为两种类型：一种是采用小直径焊丝、小电流，因而热输入量低，主要用于焊接热敏感性材料和全位置时焊接等；另一种为粗丝，采用较大的焊接电流，热输入量较高，主要用于焊接普通碳钢，为的是提高生产率。
低热输入窄间隙焊接是采用焊丝直径为φ0.9～φ1.2mm 的细焊丝，每根焊丝的焊接热输入都在6kJ/cm以下，坡口间隙在6～9mm之间。
为提高生产率，一般使用双丝或三丝，焊丝之间距离在50～300mm的较大范围。
焊丝应分别指向坡口侧壁，以便在热输入低的情况下保证焊缝与母材熔合。
为此，通过摆动导电嘴或将焊丝制成波浪状，达到摆动焊丝的目的。
保护气体应根据母材来选取。
焊钢时，大多采用Ar+20%CO2的混合气体；焊铝时，使用35%He+65%Ar的混合气体。
为实现细丝窄间隙焊接，焊枪及导电嘴应具备如下特点：导电嘴应做成扁平状，在其表面包复聚乙氟乙烯薄膜做为绝缘。
导电嘴应有水冷以防高温烧坏。
另外，导电嘴还应由焊缝跟踪装置导向。
除此而外，焊接电源及送丝机与一般气体保护设备大致相同，其示意图如图40所示。
窄间隙焊接的主要优点是：①减少了填充金属用量，降低了成本。
②焊接热输入量低，所以焊缝金属与热影响区的力学性能好。
③采用射流过渡的熔滴过渡形式，所以可以进行全位置焊。
④变形小且易控制。
另一种为高热输入窄间隙焊接，采用大直径焊丝（φ2.5～φ4.8mm）和大焊接电流，可以进一步提高生产率。
但由于使用直流反极性接法易造成梨形熔深而产生裂纹。
为此，使用直流正极性接法焊接或脉冲电流焊接不埋能够获得良好的效率。
由于此法焊丝较粗，导电嘴均在坡口之上，则焊丝伸出长度较大。
窄间隙焊接技术
窄间隙焊接技术6.1 窄间隙焊接技术背景随着现代工业及国防装备的日趋大型化和高参数化，厚板、超厚板焊接金属结构的应用也愈来愈广泛，随着焊接结构的大型化，要求得到越来越良好的焊接接头性能。
传统的大厚度钢板焊接方法不仅开坡口困难，焊接速度缓慢，而且焊后板材应力变形很大，从而使生产效率十分低。
窄间隙焊接(Narrow Gap Welding，W) 作为一种先进的焊接技术，有效地克服了以上缺点。
这项技术(NGW)简称:NG于1963年12月由美国巴特尔研究所(Battelle)开发，并由该所的R(P( Meister和D(C(Matin合写文章刊登在《British Welding Journal》杂志的的1966年5月号上。
自从“Narrow Gap Welding”一词在杂志上第一次出现后，立即受到了世界各国焊接专家的高度关注，并相继投入了大量的研究。
6.2 窄间隙焊接技术原理窄间隙焊接技术是在应用已发明的传统焊接方法和工艺基础上，加上特殊的焊丝、保护气、电极向狭窄的坡口内的导入技术以及焊缝自动跟踪等特别技术而形成的一种专门技术。
窄间隙焊接方法分为:窄间隙埋弧焊(N-SAW)、窄间隙钨极氩弧焊(N-CTAW)、窄间隙熔化极气体保护焊(N-GMAW)。
窄间隙焊是一种能提高焊接质量、提高焊接生产率和降低生产成本的工业技术，尤其是高的力学性能和低的残余应力与残余变形，使该技术在钢结构焊接领域中有着巨大的应用潜力和广阔的应用范围。
从技术角度上看，其诸多的技术优越性决定着该技术在薄板除外的所有板厚范围内焊接均有极大的诱惑力。
但从经济角度上看，窄间隙焊接技术的确存在着一个经济板厚范围问题，即在享有其技术优越性的同时，能获得显著经济效益的板厚范围。
一般来讲，板厚越大，其经济效益也越大。
具有明显经济优越性的最小板厚，可称为窄间隙焊的下限板厚。
该下限板厚随着结构的钢种、结构的可靠性要求、结构尺寸及空间位置而不同，但一般为20,30mm。
窄间隙焊
直流正接窄间隙GMAW焊接简介
MIG直流正接？熔滴过渡不稳定？ MIG直流正接？熔滴过渡不稳定？ 前苏联、 哈尔滨锅炉厂和哈焊所、 前苏联 、 哈尔滨锅炉厂和哈焊所、 日本都通过实验证实在窄 间隙这一特殊环境中，直流正接电弧非常稳定，焊接时， 间隙这一特殊环境中，直流正接电弧非常稳定，焊接时，坡 口侧壁也产生电弧，熔合较好， 口侧壁也产生电弧，熔合较好，熔滴过渡由滴状变为喷射过 渡，形成凹形焊缝，成型良好，结晶裂纹倾向小，焊丝熔化 形成凹形焊缝，成型良好，结晶裂纹倾向小， 速度快，生产率比反极性提高50％ 速度快，生产率比反极性提高50％。
窄间隙焊接的特征： (１)多数采用Ⅰ形坡口或坡口角度很小（０.５-７o）的Ｕ、 多数采用Ⅰ形坡口或坡口角度很小（０. Ｖ形坡口； (２)多层焊接； (３)自上而下的各层焊道数目相同(通常为1或2道)； 自上而下的各层焊道数目相同(通常为1 (４)采用小或中等线能量进行焊接。
二.窄间隙焊接的优点和不足
超窄间隙焊接原理
这种方法对焊接电源和装配精度很高，现在没有用于实际生产 的报道。
参考资料
1.窄间隙焊接. ［日］焊接学会方法委员会. 机械工业出 1.窄间隙焊接. ［日］焊接学会方法委员会. 版社, 版社, 1988 2.项 峰，姚 舜.窄间隙焊接的应用现状和前景. Welding 2.项 窄间隙焊接的应用现状和前景. Technology. Vol 30, No 5,2001 3.胡存银，张富巨.窄间隙焊接的技术与经济特性分析. 3.胡存银，张富巨.窄间隙焊接的技术与经济特性分析. Welding Technology. Vol 30, No 2,2001 4.那雪冬.贴覆焊剂片超窄间隙焊. 4.那雪冬.贴覆焊剂片超窄间隙焊. 兰州理工大学硕士学位 论文，2004 论文，2004
水平钢筋窄间隙电弧焊工法
水平钢筋窄间隙电弧焊工法目录1原理与特点 (2)2适用范围 (2)3材料与设备 (2)4焊接工艺 (3)5劳动组织 (6)6质量验收 (6)7平安方法 (6)8经济成效分析 (7)9工程实例 (7)水平钢筋窄间隙电弧焊是一项经济适用的钢筋连接新技术，该项技术在钢筋焊接质量、速度。
经济效益上，与其它水平钢筋连接技术相较，具有较多的优势，应用前景广漠，1993年被北京市列为第四批科技功效推行打算。
本项技术的工艺方式、机具等均已成熟配套，并形本钱工法。
1原理与特点原理水平钢筋窄间隙电弧焊技术是将两根对接钢筋连接处放在U型铜模内，留出必然的间隙，并用卡具固定后采纳小能量手工电弧持续焊接，使熔敷金属填满间隙而形成接头的一种熔化焊接方式。
该焊接工艺在U型铜模包围下，能强制接头成形，自动排渣。
由于采纳电弧持续焊接，接头处的温度梯度转变较小，冷却速度较慢，接头处的熔敷金属由下至上慢慢冷凝，上部对下部具有回火作用，能够幸免焊接接头的焊口及过热区产生淬硬组织。
特点1.2.1焊接前预备简单。
钢筋接头采纳锯割或氧乙炔焰切割成平整端面即可。
1.2.2焊接操作简单容易。
因有铜模依托，焊接操作老是在平焊位置，操作难度减小，劳动强度降低，关于操作人员技术、体会的要求可进一步放宽，一样焊工通太短时间培训即可把握。
1.2.3生产效率高。
由于该工艺大体上是持续焊接，节省了焊接进程清渣时刻，每台班能够焊接40～60个接头。
1.2.4焊接部位的适应性强。
因模具小巧轻便，关于配筋密集或高空作业条件下钢筋焊接尤其方便。
1.2.5设备投资少。
利用现场电弧焊机、焊条烘箱、保温桶，每一个作业班组配备卡具10～15个即可进行钢筋焊接施工。
1.2.6经济效益显著。
以φ25钢筋接头为例，本钱费用是搭接焊方式费用的1／5。
2适用范围水平钢筋窄间隙电弧焊技术适用于施工现场和构件厂钢筋混凝土结构中φ20～40mm的热轧Ⅰ～Ⅲ级水平钢筋对接施工。
3材料与设备材料用于水平钢筋窄间隙电弧焊的钢筋，必需有材质证明书，并经施工现场复验合格，各项性能指标应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB14991～91）的规定。
窄间隙MAG焊接介绍
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2010 2011 2011 2011 2011
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（广州）重型机器有限公司
焊接设备
2008 2009
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中国第二重型机械集团
立向窄间隙焊接设备
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2009
北京北重汽轮电机有限责任公 叶栅隔板窄间隙气体保
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司
护焊
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东方电气集团东方汽轮机有限 叶栅隔板窄间隙气体保
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公司
护焊
2009
10T(Φ2800)隔板窄间
隙深坡口气体保护焊接
成套设备
4、焊接应用实例： 4.1 厚壁管类轴类焊接
Hale Waihona Puke 3/74.2 厚壁容器焊接
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唐山开元特种焊接设备有限公司
4.3 锻压胎架窄间隙焊接
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4.4 厚板罐体横向窄间隙焊接
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唐山开元特种焊接设备有限公司
4.5 厚板窄间隙立向焊接
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中冶京唐（唐山）精密锻造有限 压力机构件窄间隙 MAG
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公司
焊接系统
窄间隙 MAG 自动焊接设
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湖北三环锻压设备有限公司
水平钢筋窄间隙焊接技术
水平钢筋窄间隙焊接技术背景在建筑工程中，钢筋是重要的构件之一。
而水平钢筋窄间隙调焊技术是一种钢筋骨架焊接的技术。
传统的焊接技术需要在钢筋之间留下一定的距离并进行相应的后处理工作，而水平钢筋窄间隙调焊技术可以在不留间隙的情况下完成焊接，并且节约了时间和劳动力成本。
因此，水平钢筋窄间隙调焊技术受到了越来越多的关注和应用。
操作流程水平钢筋窄间隙调焊技术的操作流程如下：1. 准备工作在进行水平钢筋窄间隙调焊技术前，需先做好准备工作。
准备工作包括检查焊接设备是否符合要求，检查钢筋的质量是否达到标准，以及进行安全检查等。
2. 焊接设置在进行水平钢筋窄间隙调焊技术之前，需进行焊接设置。
焊接设置包括焊接电流、电压、焊接速度、焊接方式等参数的设置。
3. 焊接操作在进行水平钢筋窄间隙调焊技术的过程中，需按照技术流程进行操作。
主要操作步骤如下：3.1 准备工作1)在焊接钢筋的地方摆放焊接设备，并进行安装2)检查电源线、接口是否良好连接3)焊接设备必须经过检测、试运转确认无故障后，方可投入使用4)确认电源是否正常、电极杆接合是否良好、工作电压是否正确3.2 焊接开始1)光控器接收检测信号启动操作——要求工件必须位于工作区域之内且不与周围物体相碰触2)进料磨盘将工件送入夹具——根据钢筋的直径、长度分别设置进给速度3)焊接包层在工件的前沿呈圆弧形自上而下表现为“J”形；在后沿进行填充层和盖层的堆焊，填充层一般连接两个工件，厚度大约为3mm4)操作者定位——主操作者立于操纵平台上，辅助操作员负责辅助定位工件4. 焊后处理焊接完成后，需要进行相应的焊后处理，以达到理想的焊接效果。
焊后处理包括钢筋的切割、打磨、除锈等工作。
创新点水平钢筋窄间隙调焊技术的创新点在于可以在不留间隙的情况下完成钢筋骨架的焊接，节约了劳动力和成本。
此外，该技术采用光控和电机控制技术实现焊接，操作简单，且焊接效果可靠，提高了工作效率和焊接质量。
应用范围水平钢筋窄间隙调焊技术适用于建筑工程、桥梁工程、隧道工程等铁路、公路以及其他交通工程中的大型钢筋骨架或板组的焊接。
窄间隙GMAW(NG-GMAW)横向焊接概述
窄间隙GMAW（NG-GMAW）横向焊接概述1 窄间隙GMAW焊接技术1.1 窄间隙焊接1963年美国巴特尔（Battelle）研究所就提出了窄间隙焊接技术。
到1966年，窄间隙焊接（NGW, Narrow Gap Welding）这个词首次被使用，随后被大量使用在焊接文献中[1]。
窄间隙焊接是基于现有的弧焊技术，采用I型或U型小尺寸坡口，进行的多层单道或多层多道焊接[2]。
窄间隙焊接是对GMAW、GTAW、SAW、SMAW等焊接方法进行的特殊应用，基本的焊接原理、技术特性还是相同的。
与传统的焊接方法相比，窄间隙焊接有以下优势[3]：焊接材料与电能消耗减少；焊接接头的残余应力、残余变形减小；接头力学性能更好。
1.2 窄间隙GMAW特点窄间隙焊接方法在实际使用时主要是NG-GMAW（窄间隙熔化极气体保护焊）、NG-SAW （窄间隙埋弧焊）和NG-TIG（窄间隙钨极氩弧焊）这三种方法。
其中，NG-GMAW更具有应用优势和前景。
[4]NG-TIG 低无高能NG-GMAW 高无较高能NG-SAW 较高有一般不能在现有的各种窄间隙焊接技术中，综合评价认为NG-GMAW应是相对更优越的技术。
从焊接生产率上看，NG-GMAW与NG-SAW的生产效率差不多，但成倍地高于NG-TIG技术；从空间位置上看，NG-GMAW可以全位置焊接；其次NG-GMAW热输入范围宽且可很低，使得该技术可在无需采用特别技术如焊前预热、道间温度控制、焊后热处理等条件下，尤其适合低合金高强钢、超高强钢焊接[5]。
但是，在实际生产中窄间隙GMAW技术常常会遇到以下困难[6]:（1）侧壁熔合不良。
这个是窄间隙焊普遍存在的问题，由于窄间隙的坡口深而窄，电弧覆盖范围有限，对侧壁热输入量不足，容易产生熔合不良。
（2）气保护要求高。
为了保证焊接过程中始终有良好的气保护作用，需要气保护尽可能的靠近电弧。
（3）焊接飞溅对工艺稳定性影响大。
GMAW焊接过程中不可避免的会出现飞溅，一旦飞溅落到导电嘴、保护气通道、焊枪，容易造成焊接过程的不稳定，甚至是焊枪的损坏。
窄间隙焊接技术的分类和原理
窄间隙焊接技术的分类和原理窄间隙焊接技术的分类和原理窄间隙焊接技术按其所采取的工艺来进行分类〔5〕，可分为窄间隙埋弧焊（NG-SAW）、窄间隙熔化极气体保护焊（NG-GMAW）、窄间隙钨极氩弧焊（NG-GTAW）、窄间隙焊条电弧焊、窄间隙电渣焊、窄间隙激光焊，每种焊接方法都有各自的特点和适应范围。
1.1 窄间隙埋弧焊1.1.1 窄间隙埋弧焊简介窄间隙埋弧焊出现于上世纪80年代，很快被应用于工业生产，它的主要应用领域是低合金钢厚壁容器及其它重型焊接结构。
窄间隙埋弧焊的焊接接头具有较高的抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与传统埋弧焊相比，总效率可提高50%～80%；可节约焊丝38%～50%，焊剂56%～64.7%。
窄间隙埋弧焊已有各种单丝、双丝和多丝的成套设备出现，主要用于水平或接近水平位置的焊接，并且要求焊剂具有焊接时所需的载流量和脱渣效果，从而使焊缝具有合适的力学性能。
一般采用多层焊，由于坡口间隙窄，层间清渣困难，对焊剂的脱渣性能要求秀高，尚需发展合适的焊剂。
尽管SAW工艺具有如下优点：高的熔敷速度，低的飞溅和电弧磁偏吹，能获得焊道形状好、质量高的焊缝，设备简单等，但是由于在填充金属、焊剂和技术方面取得的最新进展，使日本、欧洲和俄罗斯等国家和地区在焊接碳钢、低合金钢和高合金钢时广泛采用NG-SAW 工艺。
NG-SAW用的焊丝直径在2～5mm之间，很少使用直径小于2mm的焊丝。
据报导，最佳焊丝尺寸为3mm。
4mm直径焊丝推荐给厚度大于140mm的钢板使用，而5mm直径焊丝则用于厚度大于670mm的钢板。
NG-SAW焊道熔敷方案的选择与许多因素有关。
单道焊仅在使用专为窄坡口内易于脱渣而开发的自脱渣焊剂时才采用。
然而，尽管使用较高的坡口填充速度，单道焊方案较之多道焊方案仍有一些不足之处。
除需要使用非标准焊剂之外，它还要求焊丝在坡口内非常准确地定位，对间隙的变化有较严格的限制。
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窄间隙焊接技术的分类和原理
窄间隙焊接技术按其所采取的工艺来进行分类〔5〕，可分为窄间隙埋弧焊（NG-SAW）、窄间隙熔化极气体保护焊（NG-GMAW）、窄间隙钨极氩弧焊（NG-GTAW）、窄间隙焊条电弧焊、窄间隙电渣焊、窄间隙激光焊，每种焊接方法都有各自的特点和适应范围。
1.1 窄间隙埋弧焊
1.1.1 窄间隙埋弧焊简介
窄间隙埋弧焊出现于上世纪80年代，很快被应用于工业生产，它的主要应用领域是低合金钢厚壁容器及其它重型焊接结构。
窄间隙埋弧焊的焊接接头具有较高的抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与传统埋弧焊相比，总效率可提高50%～80%；可节约焊丝38%～50%，焊剂56%～64.7%。
窄间隙埋弧焊已有各种单丝、双丝和多丝的成套设备出现，主要用于水平或接近水平位置的焊接，并且要求焊剂具有焊接时所需的载流量和脱渣效果，从而使焊缝具有合适的力学性能。
一般采用多层焊，由于坡口间隙窄，层间清渣困难，对焊剂的脱渣性能要求秀高，尚需发展合适的焊剂。
尽管SAW工艺具有如下优点：高的熔敷速度，低的飞溅和电弧磁偏吹，能获得焊道形状好、质量高的焊缝，设备简单等，但是由于在填充金属、焊剂和技术方面取得的最新进展，使日本、欧洲和俄罗斯等国家和地区在焊接碳钢、低合金钢和高合金钢时广泛采用NG-SAW 工艺。
NG-SAW用的焊丝直径在2～5mm之间，很少使用直径小于2mm的焊丝。
据报导，最佳焊丝尺寸为3mm。
4mm直径焊丝推荐给厚度大于140mm的钢板使用，而5mm直径焊丝则用于厚度大于670mm的钢板。
NG-SAW焊道熔敷方案的选择与许多因素有关。
单道焊仅在使用专为窄坡口内易于脱渣而开发的自脱渣焊剂时才采用。
然而，尽管使用较高的坡口填充速度，单道焊方案较之多道焊方案仍有一些不足之处。
除需要使用非标准焊剂之外，它还要求焊丝在坡口内非常准确地定位，对间隙的变化有较严格的限制。
对焊接参数，特别是电压的波动以及凝固裂纹的敏感性大，限制了这一工艺的适应性。
单道焊在日本使用较多。
日本以外的其他国宝广泛使用多道焊，其特点是坡口填充速度相当低，但其适应性强，可靠性高，产生缺陷少。
尽管焊接成本较高，但这一方案的最重要之处在于，允许使用标准的或略为改进的焊剂，以及普通SAW焊接工艺。
1.1.2 窄间隙埋弧焊的焊接特性
窄间隙焊接是在应用已有的焊接方法和工艺的基础上，加上特殊的焊丝、保护气、电极
向狭窄的坡口内导入技术以及焊缝自动跟踪等特别技术而形成的一种专门技术。
埋弧焊的优势和局限性就直接遗传给窄间隙埋弧焊技术，并在很大程度上决定着窄间隙焊接的技术特性、经济特性、应用特性和可靠性〔7〕：
（1）埋弧焊时电弧的扩散角大，焊缝形状系数大，电弧功率大，再配合适当的丝－壁间距控制，无需像熔化极气体保护焊那样，必需采用较复杂的电弧侧偏技术，即埋弧焊方法的电弧热源及其作用特性，可直接解决两侧的熔合问题，这是埋弧焊方法在窄间隙技术中应用比例最高的重要原因。
（2）焊接过程中能量参数的波动对焊缝几何尺寸的影响敏感程度低。
这是由于埋弧焊方法的电弧功率高，同样的电流波动量△I，在埋弧焊时所引起的波动幅度要小得多。
（3）埋弧焊过程中熔滴为渣壁过渡，液渣罩和固态焊剂的高效“阻挡”作用，根本不会产生飞溅，这是埋弧焊在所有熔化极弧焊方法中所独有的特性，正是窄间隙焊技术所全力追寻的。
因为深窄坡口内一旦产生较大颗粒的飞溅，无论是送丝稳定性、保护的有效性还是窄间隙焊枪的相对移动可靠性都将难以保证。
（4）在多层多道方式焊接时，通过单道焊缝形状系数的调节，可以有效地控制母材焊接热影响区和焊缝区中粗晶区和细晶区的比例。
通常焊缝形状系数越大，热影响区和焊缝区中的细晶区比例越大。
这是由于焊道熔敷越薄，后续焊道对先前焊道的累积热处理作用越完全，通过一次、二次甚至三次固态相变，使焊缝和热影响区中的部分粗晶区转变成细晶区，这对提高窄间隙焊技术中焊态接头的组织均匀性和力学性能均匀性具有极其重要的意义。
埋弧焊方法依靠电弧自身特性而无需采取特别技术即可解决极小坡口面角度（0º～7º）条件下的侧壁熔合难题；焊缝几何尺寸对电弧能量参数波动不敏感；无焊接飞溅的技术特性无条件地遗传给窄间隙焊技术，从而极大地提高了窄间隙埋弧焊时送丝、送气及焊枪在坡口内移动的可靠性，这对保证窄间隙焊接的熔合质量和过程可靠性起了决定作用。
然而，埋弧焊方法的局限性也原原本本地遗传给了窄间隙技术。
（1）由于狭窄坡口内单道焊接时极难清渣，使得窄间隙焊接时，必须采用每层2道（或3道）的熔敷方式，这将带来NG-SAW技术中，不可能把填充间隙缩到像NG-TIG，NG-GMAW 那样小（10mm左右），而最小间隙一般也在18mm左右，这是NG-SAW在技术和经济上难以更理想化的根本原因。
（2）埋弧焊方法的诸多技术优势起源于大电弧功率，这将使得NG-SAW时焊接热输入增大，焊接接头的焊态塑、韧性难以提高，重要的NG-SAW接头常常需要焊后热处理方可满足使用性能要求。
（3）难以实施平焊以外的其它空间位置的焊接。