淺析多層多道焊

文清平，吳 智

(四川信息職業技術學院，四川 廣元 628017)

隨著世界制造中心向中國遷移，中國在制造領域發揮著越來越重要的作用，焊接作為制造領域最重要的制造手段之一，也在發揮著越來越重要的作用。隨著制造裝備的發展，傳統的單道焊或者單道多層焊已經不能滿足生產的需要，為此在厚板焊接中，大量采用多層多道焊。

1 原理

1.1 焊接熱循環調整

實施多層多道焊時，因焊縫截面不受限制，能在較大范圍內調整熱輸入和焊接速度，因此對焊接熱循環的調整較大。

對于不易淬火鋼，可降低過熱區高溫停留時間，防止晶粒粗大，減少魏氏體組織，此外多層多道焊后，焊道對前一焊道和熱影響區進行再加熱。在AC 3以上再加熱區，發生正火那樣的組織轉變，形成細小等軸晶，細化晶粒。在此溫度范圍的焊縫柱狀晶消失，塑性和韌性得到改善。

對于易淬火鋼，在回火溫度加熱區，使淬硬組織軟化，塑性和韌性得到改善。同時通過調節多層多道焊熱輸入和冷卻時間，改變焊接順序，達到控制結構變形和應力。

1.2 焊縫結晶的調整

焊縫結晶通常是從熔合線上未熔化晶粒開始結晶，沿著與散熱相反方向長大，形成柱狀晶，因此焊縫中心線附近往往后結晶，由于焊縫化學成分的偏析，造成凝固溫度高的金屬先結晶，凝固溫度低的金屬后結晶，在結晶處存在低熔點的共晶雜質，造成宏觀偏析產生熱裂紋、夾雜、氣孔。

多層多道焊由于將單道分為數道，結晶時焊縫雜質元素偏析分散，不會集中與焊縫中心線上，可避免產生焊縫中心線熱裂紋。

1.3 提高生產效率控制融合比

在異質鋼的焊接中，多層多道焊通過調整焊縫寬度及熱輸入，對焊接性差的一側母材，采用小焊接能量，不擺動焊接過渡層；在焊接性較好的一側，采用較大線能量，既能控制熔合比，又能提高生產效率。

2 分類及應用

多層多道焊在實際生產中，根據不同情況可分為：

（1）長段多層多道焊。所謂的長段多層多道焊，就是每道焊縫長度較長，并在1 m以上，因此在下一道焊縫焊接前，前層焊縫已冷卻到較低溫度，并可以根據結構受熱情況，調整焊接順序，有效控制焊接變形。

（2）短段多層多道焊。所謂的短段多層多道焊，就是分段逐層焊接，每段焊道長度較短，僅為50～500 mm。采用短段多層多道焊時，可獲取窄熱循環曲線，使得奧氏體轉變溫度AC 3以上停留時間短，避免奧氏體晶粒粗化。同時由于采用短段多層焊接，當焊縫冷卻到馬氏體轉變溫度時，再立刻焊接第二層，這樣第一層焊縫及熱影響區金屬受到第二層焊縫焊接時熱的作用，溫度有所上升，減慢了冷卻速度，可有效避免淬硬組織出現。

短段多道多層焊，可以解決高溫停留時間與冷卻速度難以同時降低的矛盾。這種熱循環調節，十分適用于焊后晶粒容易長大且容易淬火的鋼種。應用短段多層焊，主要是合理確定每段焊縫的長度，如果焊道過長，則前一焊縫已冷卻至馬氏體轉變溫度以下，并產生馬氏體組織，可能產生裂紋；若焊道過短，則會是焊縫及熱影響區在高溫停留時間過長，造成晶粒粗化。

3 操作注意事項

（1）焊縫形面應圓滑過渡，防止應力集中；

（2）每層焊縫避免產生夾角及除第一層焊縫外應錘擊焊縫消除應力，每道焊縫都要清渣，防止產生夾渣；

（3）不開坡口角焊縫，第一層應采用較大電流保證根部焊透，蓋面層采用較小電流，以保證成形美觀；

（4）多道焊的時候焊槍不需要擺動，在多道焊的時候擺動容易產生層間未熔合的缺陷，而且多層多道焊接焊槍角度也很重要，焊槍角度不正確也容易引起層間未熔合缺陷。

4 結束語

實踐證明，采用多層多道焊，選擇合理的焊接工藝措施，不但能夠控制結構的焊接形變和應力，而且能保證焊縫的組織和性能，有效提高產品品質。

[1]中國機械焊接學會.焊接手冊（第三卷）·焊接結構編 [M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]徐粗雄.焊接工藝500問[M].北京：機械工業出版社，2001.