1.2 窄间隙熔化极气体保护焊1.2.1 窄间隙熔化极气体保护焊简介

　　窄间隙熔化极气体保护焊是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透问题之后得以实现的〔8〕。

　　窄间隙熔化极气体保护焊是利用电弧摆动来到达焊接钢板两侧壁的一种方法。在平焊方法中，为了使I形坡口的两边充分焊透，使电弧指向坡口两侧壁，采用了各种方法：①在焊丝进入坡口前，使焊丝弯曲的方法；②使焊丝在垂直于焊接方向上摆动的方法；③麻花状绞丝方法；④药芯焊丝的交流弧焊方法；⑤采用大直径实心焊丝的交流弧焊方法等。另外，也有采用φ（Ar）30%+φ（CO2)70%作为保护气体与ф1.6mm实心焊丝相配合的气体保护焊方法，用来焊接特殊形状复杂的接头。在横焊方法中，为了防止I形坡口内熔融金属下淌，以便得到均匀的焊道，提出了如下焊接方法：利用焊接电流的周期性变化，使焊丝摆动或将坡口分成上下层的焊接方法，以及将2种方式组合起来的焊接方法等。在立焊窄间隙MAG焊接方法中，为了保证坡口两侧焊透，研制了摆动焊丝的焊接方法以及焊接电流与焊丝摆动同步变化的焊接方法。

1.2.2 工业上成熟的NG-GMAW技术

　　 表面张力过渡<5>(Suface Tension Transfer)技术采用了7个国家的20余项专利，最早于1993年由美国林肯公司的高级工程师Stava发表在Welding Journal上。表面张力过渡技术源于短路过渡技术，但又不同于传统的短路过渡技术，它主要通过表面张力对熔滴的作用实现熔滴过渡。表面张力过渡理论认为，从熔滴与熔池开始接触直到缩颈小桥断裂为止的熄弧期间内，熔滴上没有等离子流力、电弧推力、斑点力、金属蒸汽反作用力等作用力，此时若不考虑重力与电磁力的作用，则熔滴完全在熔滴与熔池融合界面的表面张力作用下完成了向熔池的铺展、缩颈、断裂，在短路期间内，缩颈小桥形成时与存在期间输出小的焊接电流与电弧电压，极大地减少了短路液态小桥的爆炸程度，从而减小了飞溅。

　　表面张力过渡工艺是熔化极气体保护焊方法中短路过渡工艺技术的一次巨大技术进步，它具有以下技术优势：①飞溅率非常低，熔滴呈轴向过渡；②焊接烟尘量小；③作业环境更舒适（低烟尘、低飞溅、低光辐射）；④低热输入条件下熔合优良；⑤具有良好的打底焊道全位置单面焊双面成形能力；⑥操作更容易，作业效率更高。

1.3 窄间隙钨极氩弧焊

　　此种焊接工艺基本不产生飞溅和熔渣，由于电弧的稳定性，也很少产生明显的焊接缺陷，并且也已确立向全位置焊接的应用〔9〕。但是这一方法的缺点在于工作效率低，为了提高工作效率，对填充焊丝通电加热的同时，还应该采用热电阻线焊接法，这种方法的有利方面是可以个别选择焊接电流和填充焊丝的送给量。但是，如果给予填充焊丝过多的通电量，会引起钨极惰性气体保护焊的磁冲击，形成的电弧不稳定。因此，采取将电弧电流和电线电流分别脉冲化或错开其相位，或将单方面的电流交流化等措施。
超高强钢的使用促进了TIG焊在窄间隙焊接中的应用，一般认为TIG焊是焊接质量最可靠的工艺之一〔5〕。由于氩气的保护作用，TIG焊可用于焊接易氧化的非铁金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活性金属（如钼、铌、锆）等，其接头具有良好的韧性，焊缝金属中的氢含量很低。由于钨极的载流能力低，因而熔敷速度不高，应用领域比较狭窄，一般被用于打底焊以及重要的结构中。

1.4 窄间隙焊条电弧焊

　　由于窄间隙焊接主要面向机械化及自动化生产，焊条电弧焊在窄间隙焊接中的应用不多，而且焊接质量不好控制。但实际生产中，窄间隙焊条电弧焊具有其他焊接方法所不能替代的优势（如使用方便、灵活、设备简单等），因此在某些领域中，如在大坝建筑中用于钢筋的窄间隙焊接，解决了由于钢筋连接技术造成的钢筋偏心受力问题，成本仅为绑条焊的1/11；对ф18～40mm的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级钢筋均适用〔5〕。

　　与其它NG技术比较，窄间隙焊条电弧焊应用非常有限。

1.5 窄间隙电渣焊

　　 窄间隙电渣焊除了可以焊接各种钢材和铸铁外，还可以焊接铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金以及铜。它被广泛用于锅炉制造、重型机械和石油化工等行业，近年来在桥梁建造中，窄间隙电渣焊被用于焊接25～75mm的平板结构〔5〕。其焊剂、焊丝和电能的消耗量均比采用埋弧焊低，并且工件厚度越大，效果越明显，焊接接头产生淬火裂纹的倾向小，与传统电渣焊相比，焊缝和热影响区的金属性能更高，可免除或简化焊后的热处理过程。但其设备比较庞大，同时对所用渣剂的脱渣性要求较高。

1.6 窄间隙激光焊

　　 由于激光焊焊接的板厚超过6mm时被列入厚板焊接，而激光焊的坡口宽度很小，此时可以认为是窄间隙激光焊接。厚板的激光焊普遍采用高功率CO2激光器，目前可焊厚度达50mm，深宽比高达12:1。激光焊接的焊缝在焊态下硬度很高，主要含马氏体组织，应进行焊后热处理。由于激光焊要求大功率的激光器，设备要求高，因此在生产领域中的应用是有限的。

2 窄间隙焊接的应用现状