摘要：随着社会经济的快速发展，能源问题成为人们关注的重点，由此就使得高效焊接工艺出现在人们的生活中。但是，目前，在我国高效焊接工艺的应用并不广泛，这就导致我国的焊接水平不如发达的国家，因此加强对高效焊接工艺推广非常有必要。基于此，本文就高效焊接工艺研究现状进行分析与研究。
关键词：高效焊接；施工工艺；质量
中图分类号：TU74 文献标识码： A
引言
管道运输与铁路运输、公路运输、航空运输、水路运输并称五大运输业。管道可以输送水、原油、天然气、成品油等液态物质，在不久的将来，随着科学技术的发展，管道也可用来输送浆状的固态物质。总之，管道运输具有输量大、距离长、安全性高、成本低等优点。因此管道运输业在世界范围内得以迅速地发展。1995年我国政府工作报告中将其列入重点发展目标，近十年我国的管道建设将有一个大的发展。管道运输的主体是管道，因而管道的建设就显得尤为重要。在管道建设的过程中，管口的焊接是最核心的工作，管口的焊接质量就成为重中之重。而主要影响管口焊接质量的是焊接设备、焊接工艺和焊工的水平。
一、提高焊接熔敷率新工艺
（一）T.I.M.E.焊接工艺
T.I.M.E.焊接工艺是在传统MAG焊工艺基础上，通过增大焊接电流（700A），提高送丝速度（50m/min），加大焊丝伸出长度（20～35mm），用特殊的T.I.M.E.气体（65%Ar，26.5%He，8%CO2，0.5%O2）进行保护为特征，实现高速焊接下的高熔敷率（30kg/h）。T.I.M.E.工艺中，增加焊丝伸出长度可以增加焊丝电阻热，提高熔敷率。四元保护气体中，He具有高电离能，可提高弧压，和电弧能量；Ar电离能较低，保证电弧燃烧稳定，维弧容易；CO2分解成CO和自由氧，使电弧冷却，促使弧压增高；O2的存在有利于电弧的稳定，同时能够降低熔池的表面张力，改善润湿性。各种保护气体综合作用的结果，能够增加电弧电压，提高射流过渡临界电流值，以便在大电流下得到稳定的熔滴过渡方式，同时还能保证焊缝成形良好。为提高焊丝电导率，同时保证高速送丝的稳定性，一般采用镀铜焊丝。
（二）热丝TIG/MIG工艺
热丝焊工艺最早是针对常规TIG焊熔敷效率低的缺点提出的，后来该工艺应用到埋弧焊及熔化极气体保护焊中，产生了很好的应用效果。热丝TIG/MIG工艺利用电流流经送进中的焊丝所产生的电阻热，将焊丝加热到较高温度再进入电弧区，提高焊丝的熔化速度，增加熔敷率，提高焊接效率。预热焊丝的电流是由附加电源专门提供，也可直接利用焊接电源而不用附加电源；有另加送丝机构送进的附加填充热丝，也有预热原来焊丝的应用。
（三）添加金属粉TIG/MIG工艺
在焊接过程中添加金属粉，主要适用于埋弧焊，也有应用于熔化极气体保护焊的报道。在不增加电弧能量的前提下添加金属粉，可提高熔敷率30%～50%。在实际应用中还可将多丝埋弧焊与添加金属粉相结合的埋弧焊工艺。
在添加金属粉焊接工艺中，关键是控制金属粉颗粒的大小。早期用的是金属大颗粒，甚至是切断的焊丝，效果不是很好，将颗粒直径减小后，其工艺优点逐渐被人们所认识。Hoganas公司研制成功了一种颗粒非常细小的金属粉，在焊接过程中可以被电弧的吹力吹到电弧四周，使金属粉不仅在电弧下熔化，在其四周也熔化，大大提高了电弧能量的利用率，提高了熔敷率。同时，在金属粉中添加合金化元素，又可促进熔池冶金反应的进行，减少焊接缺陷。
二、双面电弧焊接工艺
双面电弧焊接有别于单面双弧（双丝）焊接，它是采用单个或者2个电源供电的2个电弧，从工件两侧同时对同一焊缝位置施焊的一种新型焊接工艺，它可以增大熔深，减少缺陷，降低变形，优越性明显。目前研究多集中于以下几个方面。
（一）电弧收缩效
Kentaky大学的研究者首先观察到单电源DSAW工艺中的电弧收缩现象（ContractiveEffect）。在VPPAW电源、PAW+TIG组合DSAW工艺试验中，等离子弧在EN（electrodenegative）周期产生收缩现象，与常规等离子弧（G-PAW）形貌明显不同。电弧收缩效应使电弧能量集中，热源能量密度提高，增大熔深能力。
等离子弧的收缩效应可以用流经工件的焊接电流和由电流产生的感应磁场来解释。在常规等离子焊中，焊接电流主要通过母材表面流失，只有等离子射流直接透过熔池匙孔（Keyhole），而电弧本身并没有穿过匙孔，因而熔深能力有限。DSAW工艺中，焊接回路为：电源电极I-PAW焊枪-焊接工件-TIG焊枪-电源电极Ⅱ，通过在母材的另一侧放置TIG焊枪导引焊接电弧直接穿过匙孔，形成“匙孔效应”，大大提高电弧的熔透能力。同时，由于大部分焊接电流通过焊枪穿过工件，沿电流方向产生感应磁场，在感应磁场作用下，电弧产生收缩效应，能量密度集中，增大熔深。
目前对DSAW工艺的研究工作还刚刚起步，对2个电弧间的作用机理还没有获得规律性的认识，TIG电弧对等离子弧的吸引、拉伸作用，水平位置施焊时上下熔池的非对称性以及双弧共同作用下工件内部的传热机制、穿透机制等内容是下一步研究的重点。
三、活性剂焊接
（一）A-TIG工艺
TIG既有优点又有缺点，这种工艺总的来说，焊接的质量比较高，并且电弧的燃烧非常的稳定，但是不可忽略其缺点，这种工艺生产的效率很低，对于焊接材料的成分很敏感，如果是单道焊接的东西的厚度会很小。A-TIG这种工艺将其在待焊区固定，并且在其上抹上一种活性助焊剂，这种助焊剂厚度很薄，可以使焊缝的熔深有所提高。这种工艺会使截面出现一种比较特殊的花生外表，使得接头的强度有很大的提高。这种工艺借助活性焊机通过如下几个作用使得焊接的效率有所提高。
1.阳极斑点收缩：助焊剂在电弧的中心能够发生一定的电离，并且产生一些正离子和电子，但是在周边则会蒸发一些物质，这些物质还是以解离的原子或者分子的形式存在于自然中，并且会将电子俘获，最终形成负电荷，进而使得电弧周边的载流子不断的减少。电弧要想达到一种新的平衡，必须使等离子体区和阳极的电流密度有很大程度的增加。这种现象会使得阳极的斑点不断收缩，并且使得离子体弧柱的直径也有很大的减小。
2.电弧力：随着电弧径向力和弧压的不断增大，使得阳极的根部出现收缩的现象，进而使得熔池金属的流动受到一定的障碍，最后使得熔深有很大程度的增加。
3.表面张力：熔池中的过渡活性元素使得其表面的张力梯度有了一些改变，这种张力使得流动的液体金属由周边向中心汇集，并且流向下部，最后将热量送到熔池底端，然后形成一种深而窄的焊接缝隙。
（二）A-Laser工艺
受A-TIG工艺启发，将活性剂引入激光焊接。活性剂采用纳米级超细化学粉末，主要成分包括SiO
2、NaF、TiO
2、Cr2O
3、TiC等，结果发现：添加活性剂可以使焊缝形状由“钉头”变为“柱状”，同等功率条件下，焊缝熔深增加33%。分析认为：温度较低的光致等离子体周边区域含有大量Si-
2、Cr-
2、Ti-2等元素的大颗粒分子，极易吸附中心区域自由运动的电子，因此，激光作用的中心区域粒子密度趋于减少；同时，卤族元素化合物对电子有很强的亲和力，并且有很好的吸热能力，使工件得到更多的入射激光能量，最终导致焊接熔深增加，焊接效率提高。
结束语
要想节约能源，要想使焊接的效率得到一定程度的提高，必须使得高效焊接工艺得到广泛应用。现在，世界各国都在着手高效焊接的推广和研究，德国和美国在这方面具有很好说服力。对于我国来说，为了使我国的焊接技术水平能够有一个质的飞跃，应该加强高效焊接工艺的研究和新的工艺的推广，使其得到广泛的应用。
