王亚祥
大唐长春第三热电厂 吉林省长春市 130103
摘要：科技在进步，能源的价值在随之提高，所以更受重视。焊接作为工程中常用的工艺，对能源的消耗较大，也有不小的浪费，这限制了其效率，也变相产生损失。无论是出于对节约的考虑，还是对技术的需求，高效焊接工艺的出现都是必然。在该工艺的支持下，能减少能源耗损，提高焊接效率，如果足够成熟，是能取代原有工艺的。然而，在眼下，工艺的应用有限，焊接的进步也处在停滞中。这会造成我国工艺水平低，所以适当加强是必要的。同时，还应着力研发高效焊接工艺。
前言：在运输业中，通常用管道完成物料输送。在发展中，运输难度在加大，对管道的要求也同样在提高。这不仅在于质量，对焊接的工艺也有要求，因为这会决定管口的连接是否牢固。为此，技术也要进步，并让工艺能迎合发展，这是眼下首要的。合理运用高效焊接工艺，能提升管口的焊接质量，对于提升管道建设水平有直接作用。
关键词：高效焊接；施工工艺；质量
1.提高焊接熔敷率新工艺
1.1T.I.M.E.焊接工艺
该工艺是基于MAG，以更大的电流、更快的送丝、更长的焊丝身处长度，做出了一定改良。通常，电流为700A，送丝维持在50m每分钟，长度在20mm到30mm，这样的焊接效果最佳。这与传统工艺的最大区别，是使用了预制的TIME气体，其配比为65%氩气，26.5%氦气，8%二氧化碳，0.5%氧气，其主要对焊丝起到保护，从而在高熔敷率下完成快速焊接。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。在这种特殊气体中，氦气的电离能高，能让弧压与电弧能量增长的预期；氩气电离能较低，保证电弧燃烧稳定，维弧容易；二氧化碳可以分解，从而帮助冷却，让弧压提高；氧气能让电弧处在稳定态，不会发生突变，并让熔池表面处于静置，不会有过大张力，还可以使其维持湿润。总的来看，气体均有保护特征，在共同作用下，提高了电弧电压和临界电流值，这能帮助在高额的电流中，获取相对平稳的熔滴过渡，不会有过度反应。这也能让焊缝以更好的方式产生，方便利用，减少麻烦。为确保焊丝有足够的电导率，且在送丝中能始终处在稳定态，应使用镀铜材质。
1.2热丝TIG/MIG工艺
热丝焊的提出，是由于在传统的TIG中，熔敷率一直都处在较低的水平，很难做到高效的焊接。之后，工艺逐渐被用在埋弧焊及熔化极气体保护焊中，并有了不错的成效，并由此被慢慢完善。该工艺通过电流流经送进中的焊丝所产生的电阻热，在焊丝达到了足够的温度后，在将其送入电弧区中，这种做法能使其更快熔化，从而在较高的熔敷率下完成，这样做更有效率。需注意，加热用的电流，一般由额外的电源供给，在条件允许下，也可通过焊接电源提供，这样能减少损耗。
1.3添加金属粉TIG/MIG工艺
顾名思义，该工艺与热丝焊的区别，是其在焊接时，向其中加入了金属粉，以此来实现高效。这大多被用来完成埋弧焊，也偶尔会被用在保护焊中，不过这属于很少的方式。加入金属粉，要确定不会引起电弧能量剧增，正确操作下，这能让熔敷率至少提升30%。在实际中，还可与多丝埋弧焊结合，形成新的埋弧焊工艺。
在工艺中，重点是控制颗粒大小，使其性质能符合焊接的需要。在工艺形成的早期，多采用大颗粒金属粉，甚至是切断的焊丝，这较容易实现，但效果并不好。之后的发展中，颗粒在被减小，其优点也突显了出来，开始被应用。
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。这种先进的材料，让电弧能量的利用率得到显著提升，也同时提高了熔敷率。此外，还可利用合金的性质，使用混合了多种元素的金属粉，这会有更好效果，也能减少焊接中存在的不足。
2.双面电弧焊接工艺
2.1电弧收缩效
在VPPAW电源、PAW+TIG组合DSAW工艺试验中，等离子弧在EN周期产生收缩现象，与常规等离子弧形貌明显不同。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。对于该工艺，仍处在初步的探索中，离充分使用，还有较远的距离。尤其是对电弧之间，可以实现反应的机理仍未被确认，所以很难断定其可以单纯提升熔敷率，而不会有负面效果。就现状来看，后续的研究重点主要集中在对于机理的认识，以及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。
3.活性剂焊接
3.1A-TIG工艺
TIG的优缺点是共存的，就工艺本身而言，有不错的焊接效果，电弧燃烧时，也一直都是稳定的，让过程较平稳。但缺点不能被省略，工艺的效率不高，而且对于部分材料是不适用的，一旦是用来完成单道焊接，成品厚度通常较小。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。首先是阳极斑点收缩，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，让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。其次是电弧力，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。此外，熔池中的过渡活性元素使其表面张力梯度变化，张力的存在让液体金属向中心汇集，再向下流，最后送热至熔池底端，形成深而窄的焊接缝隙。
3.2A-Laser工艺
在A-TIG的基础上，对于原本的活性剂，加入了激光的利用，以此来实现焊接的高效。活性剂采用纳米级超细化学粉末，主要成分包括SiO2、NaF、TiO2、Cr2O3、TiC等。在试验中，可以发现，在加入了活性剂后，焊缝外观出现了变化，呈现为柱状。在相同的功率下，以该工艺为基础，能让熔深增加比例在30%作用。经由分析，能得出结论：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，并且易于吸热，致使足够的入射激光能量。这种变化的结果是，熔深提升，效率增长，可以被认为是高效的工艺。
结语：为了减少能源耗损，就要设法使焊接有更高的效率，并使其能支持眼下的技术发展。为此，应推进高效焊接工艺的运用，并做好相关的研究，使其适配于各类工程，这才能使其价值有直观体现。眼下，各国均在推进工艺的研究，尤其是发达国家，已经有了不小的进展，这也印证了其价值。为了能提升焊接水平，我国也要做出努力，加快对工艺的研究，使其更加贴合高效的属性，并能用于各类工程中。同时，为了促进应用，推广也要到位，使其优势被熟知。
参考文献：
[1]张文君.浅谈高效焊接工艺研究现状[J].民营科技，2014（08）：55-56.
[2]徐禾水，戴宝坤.AlM945Mn铝镁合金双枪自动TIG焊新工艺[J].焊接技术，2018(1)：20-21.