基于熔池受力的全位置STT打底焊分段工艺

冯靖，武少杰,，高洪明，程方杰

(1.天津大学，天津 300072;2.天津市现代连接技术重点实验室，天津 300072;3.哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001)

0 前言

深海油气管道通常采用全位置焊接(5G)的方法[1-2]。但是在焊接过程中，由于熔池受力状态发生改变，容易造成铁水流淌，导致焊缝外壁出现熔合不良的现象。对于打底焊更会造成焊缝内壁熔透不均匀，使得管道经常需要返修或者割掉重新焊接。这一方面极大地影响了深海管道的加工周期；另一方面也会降低焊缝的疲劳性能，减少管道的使用寿命[3-6]。因此，全位置焊接过程中的内壁成形一直以来是国内外学者研究的重点问题。

目前国内外对于解决熔池失稳的问题，主要提出了2种解决方法。一种方法是通过严格地控制焊接过程中的热输入，提高焊接过程中熔池的冷却速度来降低熔池的流淌倾向；另外一种方法是通过外加电磁力等方式使得熔池受力平衡，即从控制热与力2个方面来解决上述问题[7]。目前管道全位置焊接多采用分段的方式进行焊接，传统的分段工艺通常在大量试验的基础上分成等角度的8段、12段、16段等[8]，在每一段内分别设置一种焊接参数。针对上述分段工艺，在平焊与仰焊位置处，每段内熔池受到的径向力变化幅值不大，段内采用相同焊接参数对焊缝成形的影响基本一致，且增大分段角度仍然可以保持良好的成形。但是在立焊位置处，段内熔池受到的径向力变化很大。……