本期策劃 王 穎

隨著高層建筑的日益增多，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，鋼材的強(qiáng)度也越來(lái)越高，從而促使高強(qiáng)鋼在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。針對(duì)高強(qiáng)鋼的性能特點(diǎn)，對(duì)焊接工藝及焊接裝備都提出了新的要求。為了了解目前鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域高強(qiáng)鋼焊接的發(fā)展?fàn)顩r，本期特邀在相關(guān)領(lǐng)域工作的技術(shù)人員，針對(duì)高強(qiáng)鋼的焊接難點(diǎn)、對(duì)焊接設(shè)備與焊材的需求以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行交流，望廣大讀者能夠從中有所收獲。

中建鋼構(gòu)華中大區(qū)武漢廠楊高陽(yáng)

河南天豐鋼結(jié)構(gòu)有限公司宋統(tǒng)戰(zhàn)

上海中遠(yuǎn)川崎重工鋼結(jié)構(gòu)有限公司劉緒明

湖北精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司姜殿忠

低合金高強(qiáng)鋼焊接存在哪些焊接難點(diǎn)，如何解決

楊高陽(yáng)：低合金高強(qiáng)鋼除了具有足夠高的強(qiáng)度（主要指屈服強(qiáng)度）外，還具有良好的加工性、焊接性和耐蝕性等。與低碳鋼相比，低合金高強(qiáng)鋼熱影響區(qū)容易淬硬，對(duì)氫的敏感性強(qiáng)，當(dāng)焊接接頭承受較大應(yīng)力時(shí)容易產(chǎn)生各種裂紋。此外，在焊接熱循環(huán)的作用下，使熱影響區(qū)組織性能發(fā)生變化，增大了脆性破壞的傾向，特別是厚板結(jié)構(gòu)。因此這類鋼焊接的主要難點(diǎn)在于防止裂紋（包括冷裂紋、熱裂紋以及層狀撕裂等）和提高焊接接頭的韌性。

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)采取的主要工藝措施如下：

（1）所用焊絲要經(jīng)過去除油污及烘干處理，烘干溫度為350～400℃。

（2）嚴(yán)格控制焊前預(yù)熱溫度和層間溫度，預(yù)熱應(yīng)用火焰加熱器加熱或電加熱片進(jìn)行，預(yù)熱的加熱區(qū)域應(yīng)在焊接坡口兩側(cè)，寬度應(yīng)各為焊件施焊處厚度的1.5倍以上且≥100mm，焊接層(道)間溫度控制在≤250℃，不低于最低預(yù)熱溫度。

（3）采用中等焊接電流進(jìn)行多層多道焊。

（4）在保證電弧穩(wěn)定性的前提下適當(dāng)增加焊絲干伸長(zhǎng)。

（5）注意坡口表面清理。

（6）焊后進(jìn)行消氫處理，消氫處理的加熱溫度應(yīng)為200~250℃，保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)工件板厚按每25mm板厚≥0.5h，且總保溫時(shí)間不得小于1h，達(dá)到保溫時(shí)間后應(yīng)緩冷至常溫。

鋼結(jié)構(gòu)中高強(qiáng)鋼常用的焊接方法及設(shè)備如下：

（1）SMAW(焊條電弧焊) 主要用于鋼結(jié)構(gòu)制作中輔助焊縫的焊接，其配套的焊條有CJ607RH、CJ707RH、CJ807RH和CJ107等。

（2）SAW（埋弧焊） 主要用于鋼結(jié)構(gòu)制作中主焊縫的焊接工作，其配套的焊絲、焊劑為H10Mn2和SJ101，H08MnA和HJ431。我公司常用的焊接設(shè)備型號(hào)為MZ-1000/1250埋弧焊機(jī)、LHC懸臂式埋弧焊機(jī)和LHE箱型龍門式三絲埋弧焊機(jī)，如圖1~圖3所示。

圖1 MZ-1000/1250埋弧焊機(jī)

圖2 LHC懸臂式埋弧焊機(jī)

圖3 LHE箱型龍門式三絲埋弧焊機(jī)

（3）GMAW（CO2實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊) 主要用于現(xiàn)場(chǎng)安裝及制作工程的主、次焊縫的焊接，常用的焊絲有WH50—6、WH60—G、WH70—G三種，常用的設(shè)備為奧太NBC—500（見圖4）、松下KRⅡ500（見圖5）以及XQ15懸臂式氣保焊機(jī)。

圖4 奧太NBC-500

圖5 松下KRⅡ500

（4）FCAW—G（CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊）主要用于現(xiàn)場(chǎng)安裝及制作工程主、次焊縫的焊接，常用的焊絲為CHT711。

（5）ESW（電渣焊） 主要用于BOX構(gòu)件肋板的焊接，常用的焊絲、焊劑為WH50-6和JF600，常用的設(shè)備型號(hào)為XSD15懸臂式絲極電渣焊機(jī)（見圖6）。

（6）SW、SW—P(栓釘焊） 主要用于勁性構(gòu)件的栓焊和樓層板的穿透焊。

圖6 XSD15懸臂式絲極電渣焊機(jī)

宋統(tǒng)戰(zhàn)：目前鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中常用的低合金高強(qiáng)度鋼通常是指抗拉強(qiáng)度在500~1000 MPa的鋼材，而抗拉強(qiáng)度在1000MPa以上的一般稱為超高強(qiáng)度鋼。低合金高強(qiáng)鋼的種類可以分為非調(diào)質(zhì)鋼和調(diào)質(zhì)鋼。經(jīng)常應(yīng)用的是熱軋鋼、控軋鋼和正火鋼等，一般非調(diào)質(zhì)鋼指常溫抗拉強(qiáng)度600MPa以下的鋼材。

1. 高強(qiáng)鋼焊接存在的問題

隨著鋼中合金元素的增加，強(qiáng)度級(jí)別提高（屈服強(qiáng)度≥315MPa），鋼的焊接性逐漸變差，出現(xiàn)的主要問題是：①熱影響區(qū)的淬硬傾向：焊接時(shí)快速冷卻會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。②冷裂紋：焊接時(shí)冷裂紋的傾向加大，并且具有延遲性。如定位焊縫很容易開裂，其原因就是焊縫尺寸小、長(zhǎng)度短、冷卻速度快。③熱裂紋：屈服強(qiáng)度在315~400 MPa的熱軋、正火鋼熱裂傾向不大，但在厚壁板材高稀釋率焊道（如根部焊道或接近坡口邊緣的多層埋弧焊焊道）中會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。④粗晶區(qū)脆化：熱影響區(qū)被加熱至1100℃以上的粗晶區(qū)，焊接熱輸入過大時(shí)晶粒將迅速長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織，產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。

2. 高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)主要工藝措施

（1）預(yù)熱 預(yù)熱是防止裂紋的有效措施，并且還有助于改善接頭性能，但會(huì)惡化勞動(dòng)條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，過高的預(yù)熱溫度還會(huì)降低接頭的韌性。因此，焊前是否需要預(yù)熱及預(yù)熱溫度的確定應(yīng)根據(jù)母材的成分（碳當(dāng)量）、板厚、結(jié)構(gòu)形狀、剛度大小及環(huán)境溫度確定。

（2）焊接熱輸入的選擇 對(duì)于碳當(dāng)量較高（含V、Nb、Ti）的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶脆化所造成的不利影響，應(yīng)選擇較小的焊接熱輸入，一般應(yīng)控制在35kJ/cm以下。

（3）后熱及焊后熱處理 后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至200~250℃，并保溫一段時(shí)間（2h左右），使接頭中的氫擴(kuò)散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。對(duì)于厚板及應(yīng)力復(fù)雜區(qū)域，焊后應(yīng)采取后熱工藝措施或覆蓋上足夠厚的保溫棉/氈進(jìn)行緩冷。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件允許時(shí)，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應(yīng)力，改善組織，無(wú)需再進(jìn)行后熱處理。

（4）焊材選用 高強(qiáng)鋼焊接用焊材選用為等強(qiáng)原則。

3.現(xiàn)有的焊接方法和工藝

（1）焊條電弧焊 適用于各種不規(guī)則形狀、各種焊接位置的焊縫。焊條電弧焊時(shí)主要根據(jù)焊件厚度、坡口形式、焊縫位置等選擇焊接參數(shù)。多層焊的第一層以及非平焊位置焊接時(shí)，焊條直徑應(yīng)小一些。焊條電弧焊使用范圍廣，焊接材料與工藝成熟，對(duì)于500~1000MPa內(nèi)的鋼種都可采用此焊接方法，其配套的焊條有CJ607RH、CJ707RH、CJ807RH及CJ107等。一般在保證焊接質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能采用大直徑焊條和大電流焊接，以提高生產(chǎn)效率。

（2）埋弧焊 由于具有熔敷效率高、大熔深以及機(jī)械自動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)，所以特別適用于大型焊接結(jié)構(gòu)的制造，多用于平焊和平角焊位置。對(duì)于抗拉強(qiáng)度500~700MPa的鋼種，目前都可采用埋弧焊進(jìn)行平焊與平角焊，焊接結(jié)構(gòu)有鋼結(jié)構(gòu)、管線、橋梁等，配套的焊絲有CJGNH—1、CJQ—1、CJGX—1、H10Mn2、CH62CF和H70Q等。對(duì)于抗拉強(qiáng)度700MPa以上的鋼種，使用埋弧焊進(jìn)行焊接的實(shí)例不是很多，主要是埋弧焊的焊接熱輸入大，導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)的晶粒粗大，因增加了脆性而降低了韌性。

（3）CO2氣體保護(hù)焊 目前大力推廣的高效焊接方法，其包含CO2氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲與藥芯焊絲，其實(shí)芯焊絲應(yīng)用范圍較廣，500~900MPa的高強(qiáng)鋼都采用了實(shí)芯焊絲，應(yīng)用領(lǐng)域基本包括了現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，使用效果較好。氣保焊絲的窄間隙焊具有生產(chǎn)率高、焊接熱輸入小、熱影響區(qū)窄等優(yōu)點(diǎn)，其配套的焊絲有WH50—6、WH60—G、WH70—G、WH80—G和WH90—G等。

（4）自保護(hù)藥芯焊絲 由于芯內(nèi)組成物和焊條藥皮相似，焊接時(shí)起著造渣、造氣、穩(wěn)弧和脫氧等作用，所以焊接時(shí)不需另加任何保護(hù)氣體。自保藥芯焊絲的焊接效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合野外焊接，如管線建設(shè)。我國(guó)西氣東輸管道用X80管線鋼焊接的自保護(hù)藥芯焊絲。

（5）電渣焊與氣電立焊 兩者在焊接接頭形式、方式及焊接效率都有類似之處，焊接效率非常高，焊接熱輸入大。特別是氣電立焊，采用的是藥芯焊絲，其焊縫內(nèi)在質(zhì)量高，成形美觀，在船體大合攏、儲(chǔ)油罐的建造等應(yīng)用量日益增加。由于電渣焊焊縫及熱影響區(qū)過熱，晶粒粗化，所以焊后需進(jìn)行正火處理。

劉緒明：中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過近十多年的發(fā)展，又有了質(zhì)的飛躍。在鋼結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的同時(shí)，高強(qiáng)度鋼材、厚板和各種型材隨工程的需求和發(fā)展而迅速提高；與此同時(shí)，高強(qiáng)鋼、厚板焊接和大熱量輸入焊接技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，這些均是中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入世界先進(jìn)行列的基石。

從近十年鋼結(jié)構(gòu)采用的高強(qiáng)鋼來(lái)看，除傳統(tǒng)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345以外，更高強(qiáng)度級(jí)別的Q390、Q420、Q460（以下統(tǒng)稱高強(qiáng)鋼）也不同程度地用于北京奧運(yùn)工程的“鳥巢”、水立方、上海環(huán)球金融中心、央視新臺(tái)址，以及正在施工或即已完工的上海中心、深圳平安大廈和深圳京基100中心廣場(chǎng)等工程。

高強(qiáng)鋼焊接過程中影響焊接接頭性能的主要因素，除鋼材性能本身的影響外，主要取決于焊接方法、焊接用填充材料及焊接工藝。

從應(yīng)用的高強(qiáng)鋼焊接方法而言，主要有實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊（GMAW）、單絲或多絲埋弧焊（SAW）、電渣焊（ESW）和裝配時(shí)的焊條電弧焊（SMAW），藥芯焊絲氣體保護(hù)焊（FCAW）因其熔深相對(duì)較小，一般不推薦用于高強(qiáng)鋼的焊接。

就高強(qiáng)鋼與普通Q345相比，由于其強(qiáng)度較高，因此其碳當(dāng)量也較高，由此帶來(lái)的熱加工（切割、矯正）性和焊接性變差、熱影響區(qū)淬硬傾向變大。

實(shí)際應(yīng)用中，確保焊接接頭性能、組裝點(diǎn)焊開裂、大熱輸入焊接熱裂紋的產(chǎn)生和熱影響區(qū)性能下降等是高強(qiáng)鋼焊接的主要問題，為此，在確定不同焊接方法的焊接工藝時(shí)應(yīng)充分考慮以下因素。

（1）材料本身的焊接性 包括碳含量以及添加的微量元素；碳當(dāng)量以及裂紋敏感性指數(shù)；被焊材料的厚度。

（2）焊接方法 不需要后熱處理；大熱輸入焊接時(shí)HAZ韌性好。

（3）填充金屬 熔敷金屬擴(kuò)散氫含量；微量金屬的添加量。

（4）焊接工藝 熱輸入量及周圍環(huán)境溫度；坡口形狀（僅限于半熔透情況、應(yīng)力集中系數(shù)）；焊道（單焊道還是多焊道）；預(yù)熱方法（加熱速度、預(yù)熱寬度）；接頭的拘束。

總之，在焊接技術(shù)上首先應(yīng)保障焊接接頭性能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，在等強(qiáng)設(shè)計(jì)中，除接頭強(qiáng)度能夠達(dá)到母材“等級(jí)”外，應(yīng)盡可能控制其強(qiáng)度最大值，以降低接頭脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)；其次預(yù)防冷熱裂紋的產(chǎn)生，特別是冷裂紋。由于材料的高強(qiáng)度，冶煉時(shí)添加了更多的微量元素，所以在碳元素含量較高時(shí)，必須慎重選擇焊接參數(shù)和焊接輔助措施。

姜殿忠：目前我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)已從發(fā)展階段逐步向成熟階段邁進(jìn)，鋼產(chǎn)量和用鋼量均居世界首位。在眾多鋼結(jié)構(gòu)工程中，為了滿足建筑造型及結(jié)構(gòu)載荷的要求，厚板高強(qiáng)鋼在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

高強(qiáng)鋼焊接過程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)：①根據(jù)國(guó)際慣例，新鋼種焊接性試驗(yàn)研究應(yīng)由生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)來(lái)承擔(dān)，而在我國(guó)關(guān)于此類焊接性試驗(yàn)沒有明確規(guī)定，一般由施工單位來(lái)承擔(dān)，因此新鋼種焊接性試驗(yàn)研究將會(huì)成為建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。②在合金結(jié)構(gòu)中，隨著合金元素的增多勢(shì)必會(huì)影響焊接接頭的硬化、軟化及裂紋傾向，因此如何預(yù)防焊接裂紋及熱影響區(qū)出現(xiàn)脆化現(xiàn)象也將成為高強(qiáng)鋼焊接過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。③預(yù)防厚板高強(qiáng)鋼在焊接過程中出現(xiàn)層狀撕裂也是高強(qiáng)鋼焊接所要控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。④由于厚板高強(qiáng)鋼坡口的大小直接影響著施工工期及焊縫內(nèi)部質(zhì)量，因此厚板焊接接頭坡口的設(shè)計(jì)一直是工藝制作過程中關(guān)注的重點(diǎn)。

針對(duì)上述焊接過程中重點(diǎn)及難點(diǎn)，采取的主要工藝措施如下：

（1）選擇與母材相匹配的焊材 在焊材的選取中盡量選擇低氫、超低氫焊材，以減少焊接過程中出現(xiàn)裂紋、氣孔等焊接缺陷的，具體焊材選用標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參照GB8110—2008《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》、GB/T5293《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》標(biāo)準(zhǔn)最新版本之規(guī)定。

（2）坡口設(shè)計(jì) 由于厚板焊接工程量大、難度高，若采用窄而深的小坡口進(jìn)行焊接，則不僅焊縫成形系數(shù)偏小、影響一次結(jié)晶、容易產(chǎn)生區(qū)域偏析，而且在拘束應(yīng)力大的前提下進(jìn)而導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生；若采用大坡口進(jìn)行焊接，不僅增加焊接量，焊縫的焊接殘余應(yīng)力也隨之增加，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的控制極其不利，同時(shí)也影響工程工期，因此在工程施工中盡量采用30°～ 35°坡口（坡口角度和母材板厚成正比），坡口間隙6～10mm，當(dāng)板厚超過40mm時(shí)要求開防層狀撕裂坡口。

坡口加工要求采用火焰切割機(jī)進(jìn)行，盡量避免手動(dòng)開坡口進(jìn)而影響后期的焊接質(zhì)量。

（3）控制焊接裂紋的措施 ①焊前對(duì)焊縫及其周圍100mm范圍進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度參見GB50661《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》。②焊接過程中嚴(yán)格控制層間溫度，要求不低于預(yù)熱溫度，焊接時(shí)盡量采用小電流控制焊接熱輸入，能有效地減少焊接變形及焊接應(yīng)力；采用多層多道焊進(jìn)行焊接時(shí)嚴(yán)禁擺弧。③焊后要及時(shí)對(duì)焊縫進(jìn)行后熱及消氫處理，可以使焊縫中存留的氫離子及時(shí)逸出，減小冷裂紋傾向。

低合金高強(qiáng)鋼焊接對(duì)焊接設(shè)備和焊材的具體需求

楊高陽(yáng)：高強(qiáng)鋼焊接對(duì)焊接設(shè)備的需求在于高效快速、自動(dòng)化、低的焊接熱輸入。目前多絲多弧埋弧焊機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，大大提高了生產(chǎn)效率。逆變焊機(jī)如果采用微處理器控制, 只需變更軟件或改變面板的操作功能指示,即可實(shí)現(xiàn)各種焊接方法，如MAG、TIG、MIG和PulseMIG等，而且動(dòng)特性可調(diào)。

目前焊材的發(fā)展滯后于鋼材的發(fā)展，隨著高品質(zhì)鋼材強(qiáng)度的提高，焊材將成為制約這些高品質(zhì)鋼材推廣應(yīng)用的瓶頸，因此高品質(zhì)焊材的發(fā)展是亟待解決的重要課題。

（1）選用高潔凈度的鋼帶和焊絲盤圓。

（2）原輔材料的潔凈化，嚴(yán)格控制原輔材料中各種鐵合金、礦物質(zhì)的雜質(zhì)含量。

（3）通過優(yōu)化配方和工藝參數(shù)，降低焊絲中S、P、O、H、N等雜質(zhì)的含量。

（4）研制新型焊條、焊絲和焊劑，通過微合金化措施，阻止焊縫金屬高溫奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化焊縫金屬的組織，使焊縫獲得細(xì)晶鐵素體、針狀鐵素體等強(qiáng)韌化組織，對(duì)于強(qiáng)度更高（＞600MPa）的微合金鋼及超低碳貝氏體鋼，可通過降碳并優(yōu)化合金元素及微合金元素加入量，使焊縫金屬成為超低碳貝氏體組織，強(qiáng)韌焊縫組織。

（5）對(duì)實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊，在焊絲中增加其他表面活性元素，或采用含有表面活性元素的特種涂層焊絲（不鍍銅焊絲），使焊絲中含硫量降至極低，在焊接時(shí)降低飛濺，改善焊縫成形。

宋統(tǒng)戰(zhàn)：企業(yè)現(xiàn)有自動(dòng)化焊接設(shè)備（含焊接機(jī)器人）占總焊接設(shè)備的比例為10%~15%。而國(guó)外同行業(yè)的先進(jìn)企業(yè)焊接自動(dòng)化設(shè)備占焊接設(shè)備的比例為50%以上，部分已達(dá)到90%。因此，中國(guó)焊接自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。 國(guó)外企業(yè)應(yīng)用的數(shù)字化焊接電源占全部電源的25%~30%，并且還有逐年增高的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)近年來(lái)剛剛開始使用數(shù)字化焊接電源，發(fā)展速度較快，國(guó)外主要數(shù)字化焊接電源企業(yè)三年期間在中國(guó)銷售數(shù)量增加了三倍，盡管如此，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)用的數(shù)字化焊接電源占全部電源的比率仍低于5%。船舶、鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、冶金設(shè)備及采礦機(jī)械等重點(diǎn)制造業(yè)都需要裝備自動(dòng)化程度高，性能優(yōu)良，可靠性好的各種自動(dòng)化專用成套焊接設(shè)備，焊接機(jī)器人工作站和焊接生產(chǎn)線，其市場(chǎng)容量相當(dāng)大，發(fā)展前景樂觀。

對(duì)焊接設(shè)備和焊材的具體需求如下：

（1）高效、高速、節(jié)能的焊接工藝趨勢(shì)引起的電焊機(jī)發(fā)展，帶有多絲（槍）協(xié)調(diào)功能的高效MIG/MAG焊機(jī)、TIG焊機(jī)；實(shí)現(xiàn)高速焊接的MIG/MAG焊機(jī)、TIG焊機(jī)；與激光協(xié)調(diào)的MIG/MAG焊機(jī)、TIG焊機(jī)。

（2）在當(dāng)前逆變焊機(jī)基礎(chǔ)上，采用新材料、新工藝、新控制方式追求進(jìn)一步降低能耗的電弧焊機(jī)。

（3）低熱輸入量、低飛濺的MIG/MAG焊機(jī)。

（4）開發(fā)高級(jí)管線鋼（如X70、X80、X100、X120等）和焊材，包括纖維素向下焊條、低氫鐵粉型向下焊條、氣體保護(hù)和埋弧焊用實(shí)芯焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲等。

（5）與耐火、耐侯等高強(qiáng)鋼配套的焊材。

（6）高層及大跨度鋼結(jié)構(gòu)焊材及焊接熱輸入達(dá)1000kJ/cm 實(shí)芯焊絲。高品質(zhì)焊材目前占國(guó)內(nèi)焊材總量的20%左右，預(yù)計(jì)未來(lái)可達(dá)30%~40%，總量可達(dá)50萬(wàn)~60萬(wàn)t。

劉緒明：在焊接高強(qiáng)鋼時(shí)，對(duì)設(shè)備和填充金屬（焊材）的控制與選擇也十分重要。對(duì)于焊接設(shè)備，第一，應(yīng)確保設(shè)備的正常工作，包括電流、電壓、氣體流量表的精準(zhǔn)度；第二，穩(wěn)定的電源（電網(wǎng)的穩(wěn)定性）；第三，在穩(wěn)定的電源條件下，實(shí)現(xiàn)電弧穩(wěn)定性。

對(duì)高強(qiáng)鋼焊接用焊材的選擇，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)的要求只是指標(biāo)之一。由于高強(qiáng)鋼添加了微量合金和采用了控軋控冷技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮以下要素：①熔敷金屬擴(kuò)散氫含量。②熔敷金屬本身的抗裂性。③大熱輸入焊接時(shí)，焊絲和焊劑的匹配以及特殊熔嘴電極等。

姜殿忠：為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、高可靠性的厚板窄間隙焊接，需解決窄而深的坡口內(nèi)側(cè)壁焊接熔合質(zhì)量、焊接飛濺聚集、工藝參數(shù)穩(wěn)定性及焊接操作的可靠性等問題，避免坡口內(nèi)焊縫金屬的一次結(jié)晶產(chǎn)生區(qū)域偏析，進(jìn)而產(chǎn)生熱裂紋。

鑒于上述原因，提出如下焊接工藝方法：

（1）打底焊 采用改造型噴嘴的實(shí)芯CO2氣體保護(hù)焊（見圖7～圖9）。首先，該方法可以保證窄間隙坡口環(huán)境下的順利焊接；其次，利用GMAW的高效及熔深相對(duì)較大的優(yōu)點(diǎn)，提高焊接質(zhì)量和效率。

圖7 尖嘴型噴嘴

圖8 壓扁型噴嘴

圖9 新型氣保焊槍噴嘴

（2）填充焊 采用雙弧雙絲自動(dòng)氣體保護(hù)焊接。一方面可以利用其熔嘴的優(yōu)勢(shì)取代了埋弧焊機(jī)頭熔嘴無(wú)法進(jìn)行窄而深的焊接；另一方面其焊接效率較焊條電弧焊有大幅度的提高，能夠很好的保證焊縫的質(zhì)量。

（3）蓋面焊 采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率，保證焊縫的表面質(zhì)量，獲得良好的感觀效果。

低合金高強(qiáng)鋼焊接的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

宋統(tǒng)戰(zhàn)：過去十多年以來(lái)，焊接技術(shù)在我國(guó)制造工程的各個(gè)領(lǐng)域已得到了較為快速的發(fā)展，從總體上來(lái)看，焊接技術(shù)的水平主要體現(xiàn)在焊接裝備和焊接材料的水平，未來(lái)高端焊接設(shè)備和高品質(zhì)焊接材料的發(fā)展應(yīng)得到進(jìn)一步的重視。大型裝備發(fā)展的趨勢(shì)是整體化和輕量化，高能束流焊接和固相焊接技術(shù)在大型裝備制造整體化和輕量化發(fā)展上具有較大的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)也將得到較為迅速的發(fā)展。

目前正在研究探討的超級(jí)鋼連接技術(shù)：薄板高強(qiáng)鋼低溫釬焊、可拆卸的高強(qiáng)度機(jī)械連接、攪拌摩擦焊、超窄間隙小能量脈沖式熔化極氣體保護(hù)焊等。

幾年后，當(dāng)推廣強(qiáng)度級(jí)別達(dá)800~1500MPa的新一代鋼材產(chǎn)品時(shí)，屆時(shí)焊接技術(shù)將發(fā)生重大變革。

劉緒明：低合金高強(qiáng)鋼的焊接，在沒有產(chǎn)生新的焊接方法之前，仍然以SMAW、GMAW、SAW和ESW為主。目前從高強(qiáng)鋼的發(fā)展來(lái)看，國(guó)外通過微合金設(shè)計(jì)和控制，在TMCP的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)制造工藝，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，由此得到了低裂紋敏感性、高熱影響區(qū)韌性的高強(qiáng)鋼。

伴隨高強(qiáng)鋼的發(fā)展，其焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)如下：

（1）向大熱輸入焊接發(fā)展 高效的多絲埋弧焊、多絲氣體保護(hù)焊、電渣焊等最實(shí)用的焊接方式目前仍被廣泛應(yīng)用，而且最大熱輸入已達(dá)到1000kJ/cm。這些焊接方法不僅高效，而且能夠控制焊接熱影響區(qū)的高溫停留時(shí)間，加快冷卻時(shí)間。

（2）開發(fā)與高強(qiáng)鋼配套的焊接材料 性價(jià)比優(yōu)異的高強(qiáng)鋼需要焊接材料配套 新型微合金高強(qiáng)鋼的開發(fā)和應(yīng)用，如果沒有與之配套的焊接材料，高強(qiáng)鋼在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用就無(wú)從談起。這些焊材包括：適用大熱輸入焊接的焊絲，添加微量元素、抗裂性能優(yōu)異的焊絲，飛濺少、性能高的高強(qiáng)度GMAW用焊絲，以及與高效多絲SAW相匹配的燒結(jié)型焊劑等。

（3）焊接關(guān)聯(lián)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的完善 近年來(lái)，我國(guó)用于鋼結(jié)構(gòu)的材料標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，但焊接材料的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)遲緩，特別是焊接材料標(biāo)準(zhǔn)，已不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求。借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)打破行業(yè)界限，根據(jù)焊接材料類別和適用性方面進(jìn)一步細(xì)分，以方便用戶的選擇和使用。

（4）新焊接工藝的開發(fā)和推廣 隨著微合金高強(qiáng)鋼的開發(fā)、應(yīng)用和大熱輸入焊接技術(shù)推廣，新的焊接技術(shù)問題諸如HAZ軟化等也隨之產(chǎn)生。因此焊接工藝措施、母材與焊材強(qiáng)度匹配的選擇、合理控制熱輸入和層間溫度是未來(lái)研究和發(fā)展的重點(diǎn)。

（5）焊接智能化的應(yīng)用 智能化發(fā)展是整個(gè)社會(huì)發(fā)展的必然，特別是勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境都比較惡劣的焊接工作，勢(shì)必需要更多的機(jī)器人替代。在實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化的同時(shí)，智能控制和跟蹤技術(shù)是必不可少的，因此，跨專業(yè)、跨行業(yè)之間的協(xié)同與合作將成為新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。