1。2 窄间隙焊接概述

窄间隙焊接技术自从 1963 年由美国巴特尔研究所开发以后，经过半个多世纪的 研究和发展，取得了良好的工艺效果，但现在各国对窄间隙焊接并没有统一的标准和 定义。V。 Y。 Malin[1-3]和日本焊接学会对窄间隙焊接(Narrow Gap Welding，简写 NGW)

给出了这样的定义：利用现有的弧焊方法，采用 I 形或 U 形坡口进行每层 1~2 道的 多层焊接方法[4, 5]。目前，窄间隙焊在许多国家的工业生产中都发挥着巨大的作用， 实用化程度也越来越高，但对于间隙尺寸、坡口形式、适用范围至今没有统一的限定。 日本压力容器研究委员会对于间隙尺寸具体的规定为：板厚小于 200mm 时，间隙小 于 20mm；板厚大于 200mm 时，间隙小于 30mm。对于常规板厚(30mm 左右)，坡口 间隙尺寸 8mm  以下为窄间隙，5mm 以下为超窄间隙[6-8]。

1。3 窄间隙焊接分类

窄间隙焊接方法的分类如图 1-1 所示。根据焊接方法的不同，窄间隙焊接有多种 不同工艺形式：根据电极是否熔化可以分为窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)和窄间隙熔 化焊两种焊接方式；在窄间隙熔化焊中，按照不同的保护方式又可分为窄间隙惰性气 体保护焊(NG-MIG)、窄间隙 CO2 焊(NG-CO2)、窄间隙药芯焊丝电弧焊（NG-FCAW)、 窄间隙混合气体保护焊(NG-MAG)、窄间隙手工电弧焊(NG-SMAW)和窄间隙埋弧焊 (NG-SAW)等[9, 10]。

图 1-1 窄间隙焊接方法分类

1。4 窄间隙焊接技术特征及特点

窄间隙焊接技术的特点大概有以下几点[11,12]：(1) 在现有弧焊方法的基础上来完 成填充的一种熔化焊连接技术；(2) 有着极小的坡口形状，坡口面角度(0。5~7°)的 U 形、 V 形或 I 形，与传统弧焊方法相比较，焊缝熔敷面积至少减少 30%以上（多数在 50%~80%）；(3)一般情况下采用两种熔敷方式，分别是单道多层和双道多层，而且板 厚方向上的熔敷方式是预先被固定好的；(4)焊接线能量相对较小(最为突出的是多层 多道焊)；(5)有全位置焊接的可能性。

窄间隙焊接技术并不是严格意义上的焊接方法，确切地说是利用现有弧焊方法的 一种焊接方式，所以窄间隙焊接技术的优缺点直接继承着各种弧焊方法的特性和优缺 点。与其他窄间隙焊接方法相比，窄间隙 GMAW 技术的优点是：文献综述

（1） 由于熔敷效率比较高，间隙很小（多为 8~14mm）,而且每层间的渣不用清 除，所以生产效率更高；

（2）热输入适中，而且可调节的范围大，所以对各种金属可进行焊接；能够降低 预热温度，通常对中等强度的钢来说，可以不进行预热和后热处理；

（3）适用位置比较广泛，在平焊、横焊以及全位置可以进行焊接，一般来说可以 焊接的板厚厚度较大，厚度极限为 300mm。

1。5 窄间隙焊技术发展概况

日本和欧美工业发达国家在厚壁结构件焊接中，对窄间隙 GMAW 技术的开发与 应用比例极高，达到 70%以上[13]。韩国也有应用于潜艇、核反应堆制造的报道[14]。

日本于 1966 年开始窄间隙焊接的研究，之后其技术一直领先于其它各国。在 1987 年 V。 Y。 Malin 做的调查报告显示，日本的研究成果占总数的 60%以上，绝大部分 NG-GMAW 焊接方法都是由日本开发[15]。窄间隙 GMAW 技术在日本的应用相当广 泛，日立公司在 20 世纪 70 年代末期，厚板接头中 80%以上采用窄间隙 GMAW 焊。 1979 年已经成功应用于核电和火电等重要设施中压力容器的焊接[16]。1998 年日本又 开发出间隙仅 5mm 的超窄间隙焊[17]。除了焊接工艺的开发外，焊接设备的制造也不 甘落后，日立公司是生产熔化极窄间隙焊机的典型代表。