《金屬加工》與焊接技術(shù)進(jìn)步

戴為志

中國(guó)工程建設(shè)焊接協(xié)會(huì) 北京 100082

有專家斷言：鋼結(jié)構(gòu)焊接工程的母材升級(jí)，必然推動(dòng)焊接工藝的革命，推動(dòng)焊接的技術(shù)進(jìn)步。從鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)發(fā)展的總體形勢(shì)上看，這個(gè)判斷是正確的。對(duì)此，筆者有極其深刻的體會(huì)。

創(chuàng)刊70周年、與時(shí)俱進(jìn)的《金屬加工》雜志，對(duì)于焊接技術(shù)發(fā)展與新技術(shù)、新裝備的推廣應(yīng)用，起到了舉足輕重的作用，在歷史的長(zhǎng)河中留下了點(diǎn)點(diǎn)星光。

我記憶中“碳弧氣刨技術(shù)”的誕生

20世紀(jì)60年代末70年代初，在我國(guó)重點(diǎn)建設(shè)的攀枝花鋼鐵基地，迎來了我國(guó)焊接技術(shù)上的第一次革命。由于攀鋼采用了當(dāng)時(shí)我國(guó)最先進(jìn)的純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼新技術(shù)，因此必需制作安裝10個(gè)氧氣儲(chǔ)罐，一個(gè)氮?dú)鈨?chǔ)罐；材質(zhì)均為16Mn，其中氧氣儲(chǔ)罐直徑為6.8m，厚度為32mm，氮?dú)鈨?chǔ)罐直徑為11m。這在當(dāng)時(shí)屬于全國(guó)規(guī)模最大，時(shí)間最早，難度最高的壓力容器安裝與焊接工程。

由于當(dāng)時(shí)攀技花基地在全國(guó)范圍內(nèi)率先采用16Mn代替Q235，所以我們?cè)械募夹g(shù)和觀念不能滿足要求，這在攀枝花鋼鐵基地工程中引起了一片混亂。筆者作為這個(gè)項(xiàng)目的帶頭人，要解決的第一個(gè)難題，就是16Mn鋼焊接開裂問題。通過不斷摸索與試驗(yàn)，我們采用了堿性低氫型焊條（J507）代替了酸性J422焊條，采用直流焊機(jī)（AX-500）代替了交流焊機(jī)，并在焊接工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)厚度30mm以上的板結(jié)構(gòu)采取了預(yù)熱措施。最終，我們攻克了16Mn鋼焊接開裂的技術(shù)難題。

然而，沒過多久，另一個(gè)難題突然而至。由于氧氣儲(chǔ)罐壁厚達(dá)32mm，焊縫實(shí)現(xiàn)全熔透十分困難，經(jīng)UT檢測(cè)焊縫中的缺陷產(chǎn)生在X形坡口的中間，如果能夠消除這些缺陷，焊縫就是標(biāo)準(zhǔn)的全熔透，進(jìn)而就能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)得知，焊完一邊之后要刨除焊根才能實(shí)現(xiàn)無(wú)缺陷的全熔透焊縫；于是，我們采用了機(jī)械刨根的工藝，用風(fēng)動(dòng)機(jī)械刨除焊根。刨根之后雖然實(shí)現(xiàn)了全熔透，但效果不好，焊縫仍有部分缺陷產(chǎn)生，而且效率極低。

正當(dāng)我們無(wú)計(jì)可施之時(shí)，筆者得到幾張很舊的雜志紙張，上面的內(nèi)容是介紹一種可以應(yīng)用電弧熔化原理和壓縮空氣配合來實(shí)現(xiàn)刨根工藝的技術(shù)總結(jié)。然而這本雜志正是《機(jī)械工人》（現(xiàn)已更名為《金屬加工》）。這個(gè)資料不僅僅介紹了碳弧氣刨的原理，而且還介紹了碳弧氣刨槍的圖樣，這組圖是非常正規(guī)的機(jī)械制圖，圖形、公差配合及尺寸標(biāo)注十分準(zhǔn)確。見到如此及時(shí)寶貴的資料，我們立即制作碳弧氣刨槍，攻克了氣刨工藝。碳弧氣刨試驗(yàn)的成功，保證了儲(chǔ)罐安裝與焊接工作的順利完成。

高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)的推廣應(yīng)用

如果說16Mn代替Q235鋼是焊接技術(shù)的第一次革命，那么，奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng) “鳥巢”采用Q460高強(qiáng)鋼就是第二次革命。“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)焊接工程為人們提供和闡述了新鋼種焊接性試驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)以及焊接新工藝。以Q460E-Z35新鋼種焊接性試驗(yàn)研究（該項(xiàng)技術(shù)獲得北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）為核心，展示了新鋼種焊接性的創(chuàng)新點(diǎn)以及焊接新工藝，為建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程采用類似新鋼種提供了詳細(xì)的技術(shù)參考，縮短了建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼的時(shí)間。

隨后，現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程大規(guī)模采用了Q390、Q420以上的高強(qiáng)鋼，有的甚至達(dá)到了工程總體用鋼的40%以上，鋼結(jié)構(gòu)工程正在向大型化和高參數(shù)方向發(fā)展；鋼板的強(qiáng)度越來越高，厚度越來越大，種類越來越多，技術(shù)條件要求也越來越嚴(yán)格。但在2008-2014年間，掌握高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)的單位和個(gè)人很少，高強(qiáng)鋼的推廣工作難度很大，最典型的是在推行“多層多道錯(cuò)位焊接技術(shù)”時(shí)阻力很大，人們對(duì)“減少和取消碳弧氣刨”的觀點(diǎn)不理解，對(duì)強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)鋼焊接一次合格率100%也不理解；很多單位仍然按照落后的、錯(cuò)誤的技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼的焊接，這是潛在的隱患，十分危險(xiǎn)。

然而就在2014年，《金屬加工》雜志針對(duì)我國(guó)高強(qiáng)鋼焊接的現(xiàn)狀，適時(shí)組織召開了“中三角”焊接發(fā)展論壇，參會(huì)人員針對(duì)焊接高強(qiáng)鋼的各種技術(shù)和觀點(diǎn)進(jìn)行交流，提高了大家對(duì)高強(qiáng)鋼的認(rèn)識(shí)。不僅如此，《金屬加工》雜志還組織專家、湖北省職工焊接技術(shù)協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)及部分參會(huì)人員深入到中建三局鋼結(jié)構(gòu)分公司、湖北精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司的生產(chǎn)一線，同這些單位的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員進(jìn)行交流，并針對(duì)企業(yè)中高強(qiáng)鋼焊接的各種問題進(jìn)行答疑，由于該活動(dòng)效果顯著，因此受到了各方好評(píng)。

結(jié)束語(yǔ)

我們今天面對(duì)著這樣一個(gè)事實(shí)：焊接已經(jīng)從一種傳統(tǒng)的熱加工技藝發(fā)展到了集材料、冶金、電弧研究技術(shù)、結(jié)構(gòu)、力學(xué)及電子等多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科。而且，隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，不斷有新的知識(shí)融合在焊接之中。《金屬加工》雜志在焊接領(lǐng)域顯示出足夠的專業(yè)敏感性，策劃了很多關(guān)于自動(dòng)化、智能化、高效率的焊接工藝的內(nèi)容，效果顯著。