厚板超窄間隙旋轉(zhuǎn)電弧焊接技術(shù)及成套裝備
厚板焊接作為我國(guó)核電、船舶、石化等領(lǐng)域重大裝備的關(guān)鍵制造技術(shù)，對(duì)低熱輸入、高效率、高質(zhì)量的新型焊接方法升級(jí)需求極其迫切。窄間隙焊接技術(shù)因采用窄且深的坡口，在厚板焊接時(shí)具有效率高、填充量少、熱輸入小、變形小等優(yōu)勢(shì)，在提高焊接效率和焊接質(zhì)量等方面具有重要應(yīng)用前景。目前，該類(lèi)技術(shù)在國(guó)外核電、船舶等行業(yè)廣泛應(yīng)用，技術(shù)較為成熟。而我國(guó)窄間隙焊接技術(shù)研究起步較晚，在大厚板核心焊接設(shè)備、工藝及材料均受制于人，尤其針對(duì)我國(guó)國(guó)防重點(diǎn)企業(yè)，存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。高端焊接裝備依賴(lài)于進(jìn)口，價(jià)格高昂。國(guó)外主要生產(chǎn)廠家包括法國(guó)寶利蘇迪、日本日立公司、美國(guó)電弧機(jī)器等，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家華恒、唐山開(kāi)元等依賴(lài)于國(guó)外企業(yè)的專(zhuān)利授權(quán)。
國(guó)際和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎢極擺動(dòng)、陶瓷片約束、橫向交變磁場(chǎng)等控制電弧周期性地在兩側(cè)壁之間燃燒，存在裝置復(fù)雜、母材被磁化或間隙較大等缺點(diǎn)。為解決窄間隙焊接側(cè)壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創(chuàng)新性地提出了一種具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“厚板超窄間隙旋轉(zhuǎn)電弧焊接技術(shù)及成套裝備”新技術(shù)。該技術(shù)突破了現(xiàn)有窄間隙鎢極氬弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工藝的局限性，已實(shí)現(xiàn)壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡(jiǎn)便地解決側(cè)壁未熔合缺陷問(wèn)題。相對(duì)于國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)有技術(shù)，該技術(shù)形成的旋轉(zhuǎn)電弧能夠有效改善電弧熱量及壓力的均勻性，在保證熔敷金屬質(zhì)量均勻的同時(shí)避免熔深過(guò)大，具備高質(zhì)量、高效率的突出優(yōu)勢(shì)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，已在國(guó)防、核電、QT等工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研發(fā)了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實(shí)現(xiàn)板厚超過(guò)150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質(zhì)量自動(dòng)化焊接。
圖1 大厚板非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備
該設(shè)備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強(qiáng)鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前處于國(guó)際先進(jìn)水平的寶利蘇迪公司生產(chǎn)的單套設(shè)備售價(jià)高達(dá)380萬(wàn)元，國(guó)產(chǎn)設(shè)備售價(jià)也達(dá)到150——200萬(wàn)元水平。而自主設(shè)計(jì)研發(fā)的設(shè)備單套成本僅約30萬(wàn)元，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
山東大學(xué)
2025-02-08
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