發(fā)布時(shí)間：2023-03-17 18:04:05
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的焊接工藝論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
鉛是種特性十分適合焊接工藝的材料。當(dāng)我們將它除去后，到目前還無法找到一種能夠完全取代它的金屬或合金。當(dāng)我們?cè)诠に?、質(zhì)量、資源和成本等方面找到比較滿意的代用品時(shí)，我們?cè)诠に嚭统杀旧隙疾坏貌蛔龀鲎尣健６诠に嚿陷^不理想的情況有以下幾個(gè)方面。
1．較高的焊接溫度。大多數(shù)的無鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統(tǒng)錫鉛焊料合金高。業(yè)界有少部份溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來處理，這就需要較高的焊接溫度。
2．較差的潤(rùn)濕性。無鉛合金也被發(fā)現(xiàn)具有較不良的潤(rùn)濕性能。這不利于焊點(diǎn)的形成，并對(duì)錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤(rùn)濕效果可以通過較高的溫度來提高，這又加強(qiáng)了無鉛對(duì)較高溫度的需求。熔化的金屬，一般在其熔點(diǎn)溫度上的潤(rùn)濕性是很差的，所以實(shí)際焊接中我們都需要在熔點(diǎn)溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤(rùn)濕。
3．較長(zhǎng)的焊接時(shí)間。由于溫度提高了，為了避免器件或材料經(jīng)受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預(yù)熱，焊接的時(shí)間一般也需要增長(zhǎng)。
以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢？總的來說就是器件或材料的熱損壞、焊點(diǎn)的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性問題等工藝故障。這些問題，在錫鉛技術(shù)中都屬于相對(duì)較好處理的。所以到了無鉛技術(shù)時(shí)，我們面對(duì)的焊接技術(shù)挑戰(zhàn)更大。
二、工藝窗口
簡(jiǎn)單來說，無鉛的工藝挑戰(zhàn)或工藝難處，在于其工藝窗口相對(duì)錫鉛技術(shù)來說是縮小了。例如器件的耐熱性，在錫鉛技術(shù)中一般為240℃，到了無鉛技術(shù)，IPC和JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中建議必須能夠承受260℃的峰值溫度。這提高只是20℃。但在合金熔點(diǎn)上，從錫鉛（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃卻是提高了34℃！這就使工藝窗口明顯縮小。使工藝的設(shè)置、調(diào)整和控制都更加困難。
如果不采用較高成本的低溫?zé)o鉛合金，你的最低溫度（約235℃），幾乎已經(jīng)是錫鉛技術(shù)中的最高焊接溫度了。而如果你采用美國NEMI的建議，也就是使用SAC305和焊接溫度在245到255℃時(shí)，你的熱-冷點(diǎn)溫度窗口只有10℃，而在錫鉛技術(shù)中這溫度窗口有30℃之多。
無鉛器件的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，目前多認(rèn)同確保在260℃最高溫度上，這距離推薦的SAC305合金的最高焊接溫度只有5℃。如果我們考慮測(cè)量設(shè)置的系統(tǒng)誤差（注二）的需要保留6℃，以及業(yè)界許多回流的波動(dòng)性時(shí)，我們根本無法使用高達(dá)255℃的溫度。
三、工藝設(shè)置
回流焊接的工藝設(shè)置，就是通過爐子的各溫區(qū)溫度，以及傳送鏈速度的設(shè)置來取得最適當(dāng)?shù)摹盎亓鳒囟惹€”的工作。最適當(dāng)?shù)囊馑迹硎緵]有單一的曲線是可以供所有用戶使用的，而必須配合用戶的材料選擇、板的設(shè)計(jì)、錫膏的選擇來決定。不論是錫鉛技術(shù)還是無鉛技術(shù)，其實(shí)工藝設(shè)置的方法都是一樣的。所不同的是其最終的參數(shù)值。基本上，無鉛由于前面提到的工藝窗口縮小的問題，使得工藝設(shè)置的工作難度較高。這需要更高的工藝能力，以及對(duì)技術(shù)的了解和掌握上做得更完整更細(xì)化。
工藝設(shè)置的首要條件，是用戶必須知道所要焊接產(chǎn)品的溫度時(shí)間要求。對(duì)于大多數(shù)用戶來說，這就是回流曲線規(guī)范。為了方便技術(shù)管理，一般只制定了一個(gè)規(guī)范，規(guī)范中清楚地指出了各參數(shù)的調(diào)整極限。在錫鉛技術(shù)中，絕大多數(shù)用戶的這個(gè)規(guī)范曲線都來自錫膏供應(yīng)商的推薦。在工藝窗口較大的錫鉛技術(shù)中，人們遇到的問題似乎不大（但絕非沒有問題）。但進(jìn)入無鉛后，這種法未必可靠。原因是錫膏并非決定焊接溫度曲線的唯一因素，以及供應(yīng)商提供的曲線并不精確。在掌握工藝技術(shù)較好的企業(yè)中，選擇錫膏前都必須對(duì)錫膏等進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。
器件焊端鍍層是另外一項(xiàng)沒有被仔細(xì)了解和控制的材料參數(shù)。鍍層的材料（例如NiPd或Sn等等）、鍍層的工藝（例如無極電鍍，浸鍍等等）、以及鍍層的厚度，將決定用戶的庫存能力，可焊性以及質(zhì)量問題或故障模式。而這些也會(huì)因?yàn)闊o鉛技術(shù)到來而有所變化。以往不太需要注意的，現(xiàn)在也許會(huì)成為不得不給予關(guān)注的。PCB焊盤的鍍層也一樣，材料、工藝和厚度都必須了解和給予適當(dāng)?shù)目刂??？傊?，要有良好的工藝設(shè)置，用戶必須首先知道自己的材料和設(shè)計(jì)需求。從需求上制定應(yīng)該有的溫度曲線標(biāo)準(zhǔn)。
四、工藝管制和監(jiān)控
以上所談的內(nèi)容，如果掌握得好，就能協(xié)助用戶設(shè)置出一個(gè)較好的回流焊接工藝。而在整個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化過程中，以上的內(nèi)容要點(diǎn)可以協(xié)助用戶進(jìn)行試制和試生產(chǎn)的工藝階段。當(dāng)以上工作處理好后，接下來的就是面對(duì)批量生產(chǎn)了。批量生產(chǎn)的重點(diǎn)，在與推動(dòng)快速生產(chǎn)的同時(shí)，確保每一個(gè)產(chǎn)品都是完好地被制造出來。所以我們就有所謂的質(zhì)量管理工作和責(zé)任部門。
時(shí)至今日，大多數(shù)工廠的質(zhì)量管理，還是較依賴傳統(tǒng)的一些檢驗(yàn)和返修的做法。例如采用MVI（目檢）、AOI（自動(dòng)檢驗(yàn)）等手段，配合以一些量化統(tǒng)計(jì)做法如SPC等。但在今天的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)中，這些都屬于較落后的手段方法。以下指出幾個(gè)常遇到的缺點(diǎn)。
1．對(duì)故障的改正成本高；
2．屬于事后更正的概念，無法取得零缺陷成績(jī)；
3．目前的檢查技術(shù)無法檢出所有問題（一些故障的可檢性還不好）；
4．目前檢查技術(shù)在速度和精度上都還跟不上組裝技術(shù)；
5．太多和濫用檢查技術(shù)，反會(huì)對(duì)它形成不良的依賴性，而忽略了從工藝著手；
6．SPC不適合于小批量和高質(zhì)量的生產(chǎn)模式。這情況下其能力非常低。
較好的做法是檢查設(shè)備和工藝能力，控制過程，而不是檢查加工的結(jié)果（也就是產(chǎn)出品的檢查）。廠內(nèi)的所有爐子的性能必須給予測(cè)量和量化。在保養(yǎng)管理中確保Cm和Cmk的受控。這是良好質(zhì)量的前提條件之一。這方面的討論不在本文的范圍之內(nèi)。而工藝能力以及加工過程的控制，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)又如何進(jìn)行呢？
我們不可能對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都焊上熱耦。有一種技術(shù)可以做到，就是非接觸式測(cè)量的紅外測(cè)溫技術(shù)。曾有爐子供應(yīng)商在爐子內(nèi)部設(shè)計(jì)這樣的溫度監(jiān)控，但由于技術(shù)不成熟，效果不理想而最終沒有大量推廣。過后就沒有見到有開發(fā)這類技術(shù)的。
這類系統(tǒng)通過以下的途徑提供用戶很好的質(zhì)量控制方法：
1．100%不間斷的檢查；
2．實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)督；
3．提供預(yù)警；
4．完整的紀(jì)錄方便質(zhì)量跟蹤；
5．完整的報(bào)告可以提高客戶的信心。
除了以上功能之外，其實(shí)這類系統(tǒng)還可以協(xié)助監(jiān)控爐子的表現(xiàn)，提高爐子的維護(hù)保養(yǎng)管理，以及將來的采購工作。是個(gè)先進(jìn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中重要的一個(gè)工具。
當(dāng)我們進(jìn)入無鉛技術(shù)后，縮小的工藝質(zhì)量窗口對(duì)于參數(shù)等的偏移敏感得多，也推動(dòng)了我們對(duì)這類質(zhì)量監(jiān)控工具的需求。其作用就像質(zhì)量管理學(xué)中的一句常用名言：“不要靠猜測(cè)，而要測(cè)量和理解它！”
1.1焊接材料
鈦合金焊接一般使用成分與母材相同的焊絲，有時(shí)為了提高接頭的韌性，在焊接接頭強(qiáng)度方面降低要求，應(yīng)當(dāng)選擇低于母材強(qiáng)度的焊絲。通常將在真空有條件下經(jīng)過退火處理TA1～TA6和TC3等焊絲用做鈦合金焊接，如果以上提到的焊絲無法供應(yīng)時(shí)，可將母材剪切成窄條作為焊絲。
1.2焊前清理
鈦合金的焊前清理工作非常重要，通常因?yàn)楦街畚飼?huì)引發(fā)氣孔和夾雜雜質(zhì)等問題影響焊絲焊接后焊縫的抗腐蝕性和強(qiáng)度，因而鈦合金在焊接前必須進(jìn)行清理。表面處理的常見方法為物理處理和化學(xué)處理法，物理處理主要包括表面污垢通過噴砂噴丸和拋光等方式的處理，化學(xué)處理主要是通過酸堿等化學(xué)物質(zhì)將鈦合金表面的污垢溶解，除去鈦合金表面的氧化物，直至表面為鈦合金基材為止。
1.3常見的鈦合金焊接方法
對(duì)于鈦合金的焊接方法一發(fā)展多年，眾多的研究主要集中在鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、等離子弧焊、真空電子束焊等方法等常見的鈦合金焊接方法。
1.3.1鎢極氬弧焊工藝
對(duì)于焊接10mm以上的鈦合金母材通常選擇鎢極氬弧焊工藝，常采用直流正接。張裝生等研究人員對(duì)對(duì)鎢極氬弧焊工藝的研究結(jié)果表明，在母材焊接過程中要要使用氬氣保護(hù)氣氛來保護(hù)焊件的正面、背面，盡可能的使用拖罩保護(hù)進(jìn)行氣氛保護(hù)。
1.3.2熔化極氬弧焊工藝
MIG焊主要用于焊接鈦合金厚板，常采用直流反接。焊接方式依據(jù)焊接母材薄厚而不同，通常薄板采用工藝為短路過渡的熔滴過渡焊接方法，而厚板采用工藝為噴射過渡的熔滴過渡方法。該工藝對(duì)保護(hù)氣氛的要求很高，保護(hù)氣氛氣體純度、焊前清理的要求，MIG焊比TIG焊更為嚴(yán)格。
1.3.3等離子弧焊工藝
一般的等離子弧焊，除了使用熱壓縮、機(jī)械壓縮、磁壓縮三種基本手段收縮電弧外，是保護(hù)氣氛中該工藝一般使用氬氣與一定比例的氫氣來保護(hù)，該保護(hù)氣氛可以提高焊接過程中焊接電弧的收縮性，基于以上原因，使用等離子弧焊焊接工藝焊接鈦合金母材時(shí)，鈦很容易與保護(hù)氣中的氫形成氫化物，只能使用純氬氣或氬與氦的混合氣作為保護(hù)氣體。當(dāng)鈦板厚度為較薄時(shí)，通常采用小孔法焊接，而厚板母材使用熔入法加反面成形墊板焊接工藝。
1.3.4電子束鈦合金焊工藝
該工藝通常電子是以熱發(fā)射或場(chǎng)致發(fā)射的方式從發(fā)射體逸出功率密度很高的電子束撞擊到焊材表面，電子的動(dòng)能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使金屬迅速熔化和蒸發(fā)。在高壓金屬蒸氣的作用下熔化的金屬被排開，電子束就能繼續(xù)撞擊深處的固態(tài)金屬，很快在被焊工件上形成小孔，小孔的周圍被液態(tài)金屬包圍。隨著電子束與工件的相對(duì)移動(dòng)，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，逐漸冷卻、凝固形成了焊縫。但電子束焊焊接鈦合金會(huì)在接頭中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，并隨著焊接件厚度的增大而增加，只有焊后對(duì)焊件進(jìn)行完全真空退火方可消除。
1.3.5激光束鈦合金焊工藝
激光束焊接適合于某些特殊的焊接，已經(jīng)成為鈦合金焊接的重要手段。鄒世坤等采用激光焊接TC4鈦合金，獲得接頭性能與母材相當(dāng)。郭鵬等人對(duì)采用激光束焊接TC4鈦合金進(jìn)行焊接研究，研究結(jié)果表明TC4鈦合金通過焊接后焊縫平整光滑，外觀色澤漂亮，對(duì)焊接試樣通過無損檢測(cè)結(jié)果表明鈦合金焊縫質(zhì)量達(dá)到國標(biāo)Ⅱ級(jí)要求。
1.3.6摩擦焊工藝
鈦合金自身良好性能很適合摩擦焊，工藝若調(diào)整到合適的范圍，也可以在無特殊保護(hù)措施的條件下，獲得良好的焊接接頭。摩擦焊焊接鈦合金獲得的焊縫硬度略低于母材，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣斷裂于母材側(cè)，斷口呈現(xiàn)韌性斷裂特征。研究人員對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行攪拌摩擦焊接方式進(jìn)行焊接，研究結(jié)果表明焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的92%，焊接接頭的攪拌區(qū)域?yàn)楹附淤|(zhì)量最差區(qū)域，該區(qū)域韌性和強(qiáng)度都較差。
2、鈦及鈦合金焊接常見缺陷與防止措施
2.1鈦合金焊接常見缺陷
2.1.1脆化
高溫下鈦與氧、氮、氫很容易發(fā)生反應(yīng),而氧和氮在空氣中廣泛存在。因此，在焊接熱循環(huán)作用下鈦很難不受影響。因氧和氮固溶于鈦中，導(dǎo)致鈦金屬晶格畸變，因鈦合金晶格結(jié)構(gòu)的改變使鈦合金擁有高的強(qiáng)度，但塑韌性卻弱于母材。隨著氫含量在鈦合金焊縫中增加,會(huì)以片狀或針狀化合物形態(tài)析出，致使焊接接頭的沖擊韌性降低。焊接過程中焊縫金屬和高溫近縫區(qū)必須受到有效的保護(hù),正反面都很容易在焊接高溫下與空氣等雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致脆化。
2.1.2焊接裂紋
鈦合金因含有硫、磷、碳等雜質(zhì)很少，鈦合金具有很窄的有效結(jié)晶溫度區(qū)間，因而鈦合金低熔點(diǎn)共晶很難在晶界出現(xiàn)，因此對(duì)熱裂紋不敏感。但是焊接過程中保護(hù)不好，會(huì)有應(yīng)力裂紋和冷裂紋出現(xiàn)。焊接時(shí)由于焊接過程中母材中的氫會(huì)向熱影響區(qū)擴(kuò)散，導(dǎo)致影響區(qū)氫含量增加，在不當(dāng)?shù)膽?yīng)力情況下就會(huì)出現(xiàn)裂紋。另外在氣氛中氧氮含量高時(shí)，鈦合金焊接接頭產(chǎn)生一定程度的脆化，因而在出現(xiàn)的強(qiáng)焊接應(yīng)力導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。
2.1.3焊接氣孔
在鈦合金的焊接過程中，由于焊接母材和焊絲含有污染物、水或其他氣氛雜質(zhì)，很容易造成在焊縫中形成氣孔缺陷，在眾多的研究結(jié)果同樣表面母材或焊絲中的氫、水、氧都會(huì)使焊縫的氣孔產(chǎn)生率增加。因此，必須嚴(yán)格做好母材及焊絲的焊前清理工作，在焊接前要對(duì)母材進(jìn)行拋光打磨處理，務(wù)必保證基材和焊絲的干凈，確保焊接的質(zhì)量。
2.2缺陷的防止措施
公共管理研究通常有兩種截然不同的立場(chǎng)：管理者的立場(chǎng)和公眾的立場(chǎng)。站在管理者的立場(chǎng)上，公共管理研究主要關(guān)注作為公共利益代表者和維護(hù)者的公共部門，如何才能對(duì)公共事務(wù)進(jìn)行有效的管理。站在公眾的立場(chǎng)上，公共管理研究主要關(guān)注“公民怎樣才能從政府那里得到他們所需要的東西”（注：HowardFrant:UsefultoWhom?PublicManagementResearch,SocialScience,andtheStandpointProblem,InternationalPublicManagementJournal,Volume2,Number2,1999,p.324．）。顯然，這兩種立場(chǎng)都沒有脫離公共利益這個(gè)核心問題：前者以“公共部門如何實(shí)現(xiàn)和服務(wù)于公共利益”為焦點(diǎn)；后者以“公共利益是怎樣被實(shí)現(xiàn)的”為焦點(diǎn)。進(jìn)一步對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，前一種主張所說的公共利益多半是抽象的，而后一種主張則意指現(xiàn)實(shí)的公共利益，它與公眾利益密切相關(guān)。
事實(shí)上，研究公共利益時(shí)有兩個(gè)關(guān)鍵問題不容回避。第一，公共利益是抽象的（虛幻的）還是現(xiàn)實(shí)的（具體的）？第二，公共利益與共同利益完全一致嗎？圍繞這兩個(gè)問題，本文將在區(qū)分公共利益和共同利益概念差別的基礎(chǔ)上，界定公共利益的本質(zhì)內(nèi)涵；進(jìn)而力圖闡明公共利益乃是現(xiàn)代公共管理的本質(zhì)問題。
一、對(duì)“共同利益”的概念辨析
“共同利益”和“公共利益”是兩個(gè)容易混淆的概念。兩者在詞源上有很大的“相似性”。通常所說的“共同利益”有兩個(gè)英文詞與其相對(duì)應(yīng)，即commoninterest和generalinterest。按《牛津高階英漢雙解詞典》的解釋，common在被解釋為“共有的、共同做的、共同受到的”時(shí)，是指“兩個(gè)人或更多人，或者是團(tuán)體、社會(huì)的絕大多數(shù)人所享有的東西，所做的事情，或是屬于他們的東西、對(duì)他們有影響的東西”。而general則被解釋為“普遍的、全面的”，此時(shí)它指“影響所有人或絕大多數(shù)人（的事物）”。（注：《牛津高階英漢雙解詞典》（第四版）、商務(wù)印書館、牛津大學(xué)出版社，1997年版，第277頁、第612頁。）
可見，“共同利益”首先是指“多數(shù)人”的利益?！岸鄶?shù)人”可能是指兩個(gè)人、少數(shù)幾個(gè)人、絕大多數(shù)人甚至是所有人。他們都可能從“共同利益”中獲益或受其影響。這是共同利益的相對(duì)普遍性。
同時(shí)，“共同利益”是被“共享的、共有的、共同承擔(dān)的、或者是共同受到影響的”。它與共同的立場(chǎng)、共同的行動(dòng)相關(guān)。它不局限于某個(gè)單個(gè)的個(gè)體，不可能也不應(yīng)該為其所獨(dú)有。這是共同利益的不可分割性。
通常，共同利益可以指代共同體利益，或是利益關(guān)系的產(chǎn)物。我們將分別闡述這兩種指代關(guān)系。
（一）共同利益與共同體利益
共同體是個(gè)寬泛的概念。一個(gè)組織、一個(gè)社區(qū)、一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國家甚或是整個(gè)人類社會(huì)，都可以分別看作是共同體。作為現(xiàn)實(shí)的載體，這些不同層次的共同體都存在著自身的利益，因而可以分別被看作是利益共同體。在對(duì)這些利益共同體進(jìn)行考察時(shí)，可以采取幾種視角：一是以單個(gè)的利益共同體為單元，分析其共同利益的屬性；二是以不同層次利益共同體的相對(duì)關(guān)系為單元，分析共同利益的相對(duì)性。
1.共同體的規(guī)模與共同體利益
共同體是由相關(guān)成員組成的。其成員數(shù)量的多少，影響著共同體利益的內(nèi)容。既然共同體利益不局限于某個(gè)或某些特定成員，它就應(yīng)該是絕大多數(shù)成員或者是所有成員共同的利益訴求。共同體規(guī)模越小，共同體利益的內(nèi)容越簡(jiǎn)單、越狹窄；共同體規(guī)模越大，共同體利益的內(nèi)容越復(fù)雜、越廣泛。但無論如何，共同體利益都不是單一的，而是多樣化的。這是由利益需求“總量”和利益差異程度所決定的。
最為主要的是，共同體規(guī)模制約著共同體利益的認(rèn)可和確認(rèn)。在共同體規(guī)模較小的情況下，利益聚合比較容易實(shí)現(xiàn)；或者說共同利益容易被認(rèn)可和確認(rèn)。隨著共同體規(guī)模的不斷增大，利益的差別性和多樣性使得共同利益的“形成”越來越困難，因此也只能在形式上用絕大多數(shù)人的共同利益來代表共同體利益。這在實(shí)踐中存在困境：“少數(shù)服從多數(shù)”的集中原則是否忽略甚至是侵犯了少數(shù)人的利益？
通常認(rèn)為，不管采取怎樣的表達(dá)機(jī)制，共同體利益在形式上的“一致性”并不能抹殺其實(shí)質(zhì)上的“普遍性”或“差異性”。如果少數(shù)人的利益被忽略或侵犯了，他們就會(huì)游離于共同體之外，共同體也就失去存在的意義。為避免這種情況出現(xiàn)，共同體總要采取一些救助弱勢(shì)群體的措施。其背后的邏輯是：這些少數(shù)人的“共同利益”雖然在形式上沒有得到確認(rèn)，但在實(shí)際上應(yīng)該得到實(shí)現(xiàn)。就是說，共同體利益并不以大多數(shù)人主觀的確認(rèn)和認(rèn)可為限度，它還包括一些客觀的、在特定時(shí)期內(nèi)沒有得到確認(rèn)和認(rèn)可的利益。
比如，人們?cè)诤推綍r(shí)期可能并不會(huì)感受到共同體安全的重要性；一旦共同體安全受到威脅時(shí)，任何成員都不可能否認(rèn)共同體安全乃是最大的共同體利益。再比如，在追求共同體利益的過程中，共同體賴以生存的自然環(huán)境可能被“無意”地破壞了，此前似乎沒有人意識(shí)到“外生的”自然環(huán)境也是共同體利益；當(dāng)共同體的發(fā)展受到自然環(huán)境的懲罰或威脅時(shí)，保護(hù)自然環(huán)境就會(huì)理所當(dāng)然地成為共同體利益。可見，形式上的共同體利益并不能抹殺那些客觀的、具有普遍影響力的潛在共同利益。
這表明，共同體利益并不否認(rèn)差異性和客觀性，它既包括形式上的“共同利益”，也包括客觀的“普遍利益”。
2.共同體的性質(zhì)與共同體利益
以上，我們只是從最一般的意義上探討了共同體利益。事實(shí)上，除了規(guī)模之外，共同體的性質(zhì)也是影響共同體利益的重要因素。比如，對(duì)于組織這類利益共同體來說，我們可以簡(jiǎn)單地將其區(qū)分為“公共的”或是“私人的”。這近似于我們通常所說的公共部門和私營(yíng)部門。顯然，兩者都具有各自的共同利益，但因?yàn)樾再|(zhì)和價(jià)值取向的差異，其共同體利益也有所不同。這正如斯托克斯所說，“‘公共’與‘私營(yíng)’之間的根本區(qū)別并不是政府與私營(yíng)部門之間的區(qū)別，而是追求公共利益與追求私人所得之間的區(qū)別”（注：DavidMathasen:TheNewPublicManagementandItsCritics,InternationalPublicManagementJournal,Volume2,Numberl,1999．）。
在這里，政府被看作是代表和維護(hù)公共利益的公共部門。這種傳統(tǒng)的看法受到了公共選擇理論的挑戰(zhàn)。公共選擇學(xué)派認(rèn)為，政府也是有自身利益的，因而并不見得能夠代表公共利益。事實(shí)上，這種沖突可以用共同體利益來解釋。布坎南等人所說的“政府的自身利益”近似于政府這個(gè)公共組織的共同體利益，而斯托克斯所說的“公共利益”乃是社會(huì)這個(gè)共同體的利益。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，這兩種共同體的利益根本一致；而在公共選擇理論看來，兩者可能相分離。可見，共同體的共同利益并不等同于公共利益，這取決于共同體利益的指向。
3.共同體的層次與共同體利益
既然共同體及其組成部分都可以看作是利益實(shí)體，那么就應(yīng)該考慮到不同層次共同體及其利益之間的相互關(guān)系。從縱向一體化的角度而言，人類社會(huì)這個(gè)最大的共同體是由若干層次的次級(jí)共同體按一定規(guī)則組成的。高一層級(jí)的共同體利益制約著低層級(jí)的共同體利益，兩者之間也可能存在某種形式的沖突。比如，我們可以把人類社會(huì)看成是由國家組成的共同體，國家本身也可以看作是次級(jí)的共同體?；趪依妫恍﹪以诠I(yè)發(fā)展的過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞，這是對(duì)人類社會(huì)整體利益的威脅；同樣，一些核大國發(fā)展核力量形成核威懾也是對(duì)人類社會(huì)安全與和平的挑戰(zhàn)。這是國家利益與人類社會(huì)整體利益的沖突。另一方面，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出以及其他形式的國家間合作，則是協(xié)調(diào)國家間利益關(guān)系、維護(hù)人類社會(huì)“共同體利益”的措施。
這種邏輯同樣適用于對(duì)國家、政府部門和地方政府之間關(guān)系的分析。從嚴(yán)格的意義上說，政府部門、地方政府都不能被看作是純粹的利益共同體，但它們?cè)谛问缴暇哂欣婀餐w的某些特征。如果將國家看作是最大的利益共同體，那么政府部門和地方政府分別可以看作是次級(jí)的利益共同體。我們通常所說的“部門利益”和“地方利益”在這里都可以理解為低層級(jí)的共同體利益。它們是其成員的“共同利益”，在各自的范圍內(nèi)也都有相當(dāng)?shù)暮侠硇浴５鼈兣c國家利益之間的沖突并不少見。這種沖突再次表明：不同層級(jí)共同體的利益并不是完全一致的。站在國家的立場(chǎng)上，國家利益顯然是高于地方利益和部門利益的。
上述分析表明，共同體利益首先是共同利益，它是共同體成員利益的綜合。隨著共同體規(guī)模的擴(kuò)大和層級(jí)的提升，共同利益聚合的過程涉及到復(fù)雜的利益關(guān)系。同時(shí)，在探討共同體利益是否是共同利益時(shí)，必須選定合理的參照系、辨別其適用范圍。因?yàn)榈蛯蛹?jí)共同體的共同利益并不一定是高層級(jí)共同體的共同利益。
（二）作為利益關(guān)系產(chǎn)物的共同利益
在探討共同體利益時(shí)，實(shí)際上是從靜態(tài)意義來理解共同利益的。除此之外，共同利益也表達(dá)了利益主體橫向的利益關(guān)系。通常認(rèn)為，“由于利益自我性和社會(huì)性的作用，任何利益關(guān)系中都包含著三種利益內(nèi)容，即利益關(guān)系兩個(gè)原構(gòu)利益主體的利益及其相互結(jié)成的共同利益”。確切地說，共同利益乃是“利益關(guān)系中的第三種利益”（注：王浦劬：《政治學(xué)基礎(chǔ)》，北京大學(xué)出版社，1995年版，第60、61頁。）。對(duì)此我們可以進(jìn)一步地引伸：
1.共同利益的本質(zhì)屬性
如果我們承認(rèn)利益的普遍性以及利益驅(qū)動(dòng)假設(shè)的話，那么就同樣應(yīng)該承認(rèn)利益關(guān)系的普遍性。也就是說，不同利益主體之間可能會(huì)發(fā)生潛在的或現(xiàn)實(shí)的利益關(guān)系。但在利益關(guān)系形成的過程中，由于“原構(gòu)利益主體”的性質(zhì)不同，所產(chǎn)生的“第三種利益”也可能具有不同的性質(zhì)。兩個(gè)公共機(jī)構(gòu)基于公共目的而產(chǎn)生的利益關(guān)系及共同利益，顯然與兩個(gè)私營(yíng)部門基于私人目的產(chǎn)生的利益及其共同利益有所不同。換言之，不同利益關(guān)系產(chǎn)生了不同的共同利益。這些共同利益可能具有私人的性質(zhì)，也可能具有公共的性質(zhì)。
2.共同利益的動(dòng)態(tài)變化性
盡管利益關(guān)系具有相對(duì)的穩(wěn)定性，但它也不是一成不變的。按照上述邏輯，如果利益關(guān)系發(fā)生變化，那么其所產(chǎn)生的“第三種利益”也會(huì)隨之變化。從這一意義上說，共同利益也具有動(dòng)態(tài)變化性，而且在變化過程中其主體內(nèi)容也將有所調(diào)整。這使得共同利益本身也是一個(gè)難以完全把握的概念。如果僅僅是共同利益的內(nèi)容發(fā)生變化，那么共同利益的公共性或私人性就不會(huì)變化；如果兩者同時(shí)發(fā)生變化，那就意味著利益關(guān)系本身發(fā)生了變化。顯然，兩個(gè)私營(yíng)機(jī)構(gòu)為壟斷市場(chǎng)而形成的利益關(guān)系及其共同利益，與基于合作性地提供公共物品或公共服務(wù)而形成的利益關(guān)系及其共同利益有著本質(zhì)的區(qū)別。這意味著共同利益作為利益關(guān)系的產(chǎn)物，可能在其動(dòng)態(tài)變化過程中改變其公共的或私人的屬性。
由此可見，共同利益是公共的還是私人的難以分辨，這取決于作為共同利益基礎(chǔ)的利益關(guān)系的本質(zhì)屬性及其動(dòng)態(tài)變化性。或者說，不能僅僅從概念上將共同利益等同于公共利益，盡管公共利益也具有共同利益的某些屬性。那么，到底應(yīng)該如何界定公共利益呢？
二、公共利益的本質(zhì)屬性
從上文的分析中可以看出，“共同利益并不一定是公共利益”（注：陳慶云：“公共管理基本模式初探”，載于《中國行政管理》，2000年第8期，第37頁。），盡管二者之間具有某種特殊的聯(lián)系。要揭示兩者之間的關(guān)系，還需要對(duì)“公共利益(publicinterest)”作出概念上的界定。
（一）公共利益的內(nèi)涵
按照《牛津高階英漢雙解詞典》的解釋，public意味著“公眾的、與公眾有關(guān)的”，或者是“為公眾的、公用的、公共的（尤指由中央或地方政府提供的）”。（注：《牛津高階英漢雙解詞典》，商務(wù)印書館、牛津大學(xué)出版社，1997年版，第1196頁。）在這里，公眾是一個(gè)集合名詞，公眾組成的群體可以看作是共同體。因此公共利益首先與共同體利益相關(guān)。不過這個(gè)由單個(gè)公眾以一定方式組成的共同體，與由單個(gè)個(gè)體組成的私人性質(zhì)的共同體存在實(shí)質(zhì)性差別。前已述及，共同體的性質(zhì)和價(jià)值取向決定了共同體利益的性質(zhì)?；谶@種認(rèn)識(shí)，公眾組成的共同體已經(jīng)包含著公共性而不是私人性的內(nèi)涵。
其次，公共利益意為“公眾的或與公眾有關(guān)的”，它與公眾利益密切相關(guān)（這也決定了現(xiàn)代公共管理轉(zhuǎn)向公眾立場(chǎng)是合情合理的）。不過，公眾利益并不能代替公共利益。因?yàn)楣娎婕扔屑兯饺诵再|(zhì)的，也有公共性質(zhì)的；公眾除了消費(fèi)公共物品之外；還大量地消費(fèi)私人物品。反之，公共利益則應(yīng)該代表公眾利益，否則它就失去了依托而成為一個(gè)純粹抽象的概念。
再次，公共利益與中央或地方政府的供給相關(guān)。這是由政府的公共特性所決定的。盡管在公共選擇學(xué)派看來，政府也具有自利性，但誰都無法否認(rèn)政府是公共利益的代表者和維護(hù)者。在這一方面，往往存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)：即因?yàn)檎谴碚吆途S護(hù)者，而認(rèn)為公共利益只能由政府來維護(hù)、增進(jìn)和分配。這排除了政府以外社會(huì)主體的補(bǔ)充作用。事實(shí)上，西方國家大量出現(xiàn)的志愿性團(tuán)體、社區(qū)自治，以及“治理(govenance)”概念的提出都表明：“政府并不是唯一的提供者”（注：世界銀行：《變革世界中的政府—1997年世界發(fā)展報(bào)告》，中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1997年版，第4頁。）；非政府組織和公民參與也同樣可以維護(hù)和增進(jìn)公共利益。
（二）公共利益的本質(zhì)屬性
作為共同體利益和公眾利益，公共利益是一個(gè)與私人利益相對(duì)應(yīng)的范疇。在這一意義上，公共利益往往被當(dāng)成一種價(jià)值取向、當(dāng)成一個(gè)抽象的或虛幻的概念。以公共利益為本位或是以私人利益為本位，并沒有告訴人們公共利益包括哪些內(nèi)容，它只闡明了利益的指向性。即使是在這種情況下，公共利益也具有一些基本的屬性。
1.公共利益的客觀性
公共利益不是個(gè)人利益的疊加，也不能簡(jiǎn)單地理解為個(gè)人基于利益關(guān)系而產(chǎn)生的共同利益。不管人們之間的利益關(guān)系如何，公共利益都是客觀的，尤其是那些外生于共同體的公共利益。之所以如此，那是因?yàn)檫@些利益客觀地影響著共同體整體的生存和發(fā)展，盡管它們可能并沒有被共同體成員明確地意識(shí)到。
2.公共利益的社會(huì)共享性
既然公共利益是共同利益，既然它影響著共同體所有成員或絕大多數(shù)成員，那么它就應(yīng)該具有社會(huì)共享性。這可以從兩個(gè)層面來理解。第一，所謂社會(huì)性是指公共利益的相對(duì)普遍性或非特定性，即它不是特定的、部分人的利益。第二，所謂共享性既是指“共有性”，也是指“共同受益性”。并且這種受益不一定表現(xiàn)為直接的、明顯的“正受益”；公共利益受到侵害事實(shí)上也是對(duì)公眾利益的潛在威脅。
以上兩種特性都是從抽象的意義上來講的，但公共利益并不是完全虛幻的概念。公共物品和公共服務(wù)是公共利益主要的現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)表現(xiàn)形式。一般認(rèn)為，“公共物品是指非競(jìng)爭(zhēng)性和非排他性的貨物。非競(jìng)爭(zhēng)性是指一個(gè)使用者對(duì)該物品的消費(fèi)并不減少它對(duì)其他使用者的供應(yīng)。非排他性是使用者不能被排斥在對(duì)該物品的消費(fèi)之外”。（注：世界銀行：《變革世界中的政府—1997年世界發(fā)展報(bào)告》，中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1997年版，第26頁。）如果將非排他性看作是源于產(chǎn)權(quán)而派生出的特性的話，那么，它在形式上保證了公共物品“共有”的性質(zhì)。而非競(jìng)爭(zhēng)性則從實(shí)際上保證了公共物品可以是“共同受益”的。這決定了公共物品是公共利益的物質(zhì)表現(xiàn)形式；進(jìn)而，公共物品的現(xiàn)實(shí)性決定了公共利益也是現(xiàn)實(shí)的而非抽象的。
需要特別指出的是，公共物品的這種特征往往被誤解，即公共物品往往被理解為共同體所有成員的利益。不能否認(rèn)這樣的公共物品的確存在，但不能借此認(rèn)為所有的公共物品都應(yīng)該具有這種特征。共同體所有成員的利益事實(shí)上是通過多層次、多樣化的公共物品來實(shí)現(xiàn)的。
從縱向上來說，我們可以根據(jù)共同體利益的層次性來界定公共物品的層次性：(1)全球性或國際性公共物品：世界和平、一種可持續(xù)的全球環(huán)境、一個(gè)統(tǒng)一的世界商品及服務(wù)市場(chǎng)和基本知識(shí)，都是國際公共物品的例子。（注：世界銀行：《變革世界中的政府—1997年世界發(fā)展報(bào)告》，中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1997年版，第131頁。）(2)全國性公共物品：提供憲法、法律等制度安排，國家安全和防務(wù)，發(fā)展初等教育，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，跨地區(qū)的公共設(shè)施（比如道路），都是全國性公共物品。(3)地方性公共物品：地方基礎(chǔ)設(shè)施（比如城市道路）、垃圾處理、街道照明、警察保安等都屬于地方性公共物品。(4)社區(qū)性公共物品：社區(qū)綠化與環(huán)境、社區(qū)治安、社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施等乃是社區(qū)性公共物品。
從橫向上來說，同一層次的公共物品不是單一的，而是多樣化的：(1)基礎(chǔ)性的公共物品，主要是指基礎(chǔ)設(shè)施一類的公共工程。(2)管制性的公共物品，指憲法、法律等制度安排以及國家安全或地方治安。(3)保障性公共物品，比如社會(huì)保障、疾病防治。(4)服務(wù)性公共物品，比如公共交通、醫(yī)療衛(wèi)生保健等服務(wù)性公共項(xiàng)目。
由此可見，公共物品的層次性和多樣化實(shí)際上代表著公共利益的層次性和多樣化。在這一意義上，公共利益就不是一個(gè)抽象的概念，而是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的概念了。這是現(xiàn)代公共管理探討公共服務(wù)的供給模式，從而確保公共利益的有效增進(jìn)和公平分配的基礎(chǔ)。
三、公共利益：現(xiàn)代公共管理的本質(zhì)問題
從上述對(duì)公共利益本質(zhì)屬性的闡釋中可以看出，既然公共利益具有社會(huì)共享性，既然它具有相對(duì)普遍的影響力，那么確保公共利益的增進(jìn)和分配就應(yīng)當(dāng)是公共管理的根本目的。正如本文開頭提到的那樣，對(duì)于這個(gè)問題有兩種截然不同的立場(chǎng)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)基本上秉持著管理者的立場(chǎng)，即以政府公共管理作為核心研究對(duì)象。這對(duì)于探討政府這個(gè)最大的管理主體如何維護(hù)和增進(jìn)公共利益是大有稗益的。不過，新公共管理運(yùn)動(dòng)的興起卻力圖改變這種立場(chǎng)，顧客取向和結(jié)果取向并不僅僅是政府公共價(jià)值觀念轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，它也蘊(yùn)含著公共文化轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容。同時(shí)，市場(chǎng)化供給機(jī)制的引入似乎并沒有將所有的希望都寄托在政府身上——非政府組織、私營(yíng)部門甚至是公民個(gè)人或公民團(tuán)體的參與同樣能夠帶來有效的產(chǎn)出和更高的績(jī)效水平。因此，轉(zhuǎn)向公眾立場(chǎng)有相當(dāng)?shù)暮侠硇院同F(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
站在公眾的立場(chǎng)上，公共利益是現(xiàn)實(shí)的。它表現(xiàn)為公眾對(duì)公共物品的多層次、多樣化、整體性的利益需求。這些需求與公眾個(gè)人對(duì)私人物品的需求相區(qū)別。后者可以通過在市場(chǎng)中進(jìn)行自由選擇、自主決定而得到實(shí)現(xiàn)；而前者則需要集體行動(dòng)、有組織的供給方式才能得到滿足。毫無疑問，政府是最大的、有組織的供給主體，這由政府傳統(tǒng)的公共責(zé)任所決定。但僅僅有公共責(zé)任并不能確保公共利益的實(shí)現(xiàn)，政府的能力和績(jī)效狀況是最終的決定性因素。
新公共管理運(yùn)動(dòng)的興起是對(duì)傳統(tǒng)政府理論和傳統(tǒng)公共行政理論的批判。批判的焦點(diǎn)在于政府組織的低效率并不能有效滿足公眾的需求。即使對(duì)這一相對(duì)普遍的現(xiàn)實(shí)忽略不計(jì)，也應(yīng)當(dāng)承認(rèn)政府能力的有限性?；谶@兩大前提，必然要求尋求政府以外的社會(huì)力量。從西方七十年代以來的公共行政改革實(shí)踐來看，基本上都傾向于放手讓非政府組織和私營(yíng)部門參與公共物品的供給。改革的成功經(jīng)驗(yàn)都貫穿著“政府不必是唯一提供者”的多元化主體信念。這一信念應(yīng)當(dāng)這樣理解：
第一，政府的有限能力決定了它不可能提供所有的公共物品。建立公共部門與私營(yíng)部門、非政府組織的合作關(guān)系是必然的理性選擇，也是通過多種途徑實(shí)現(xiàn)公共利益的組織基礎(chǔ)。
第二，政府雖然不必是唯一的提供者，但政府的某些傳統(tǒng)責(zé)任和職能是不能放棄的，而且某些公共物品只能由政府來提供。也就是說，主張多元化供給并不能全盤否認(rèn)政府的作用。政府畢竟是最核心的公共管理主體。
第三，這一信念意味著政府不必直接提供某些公共物品，它可能通過有效的、激勵(lì)性的制度安排來鼓勵(lì)其他社會(huì)主體參與供給，也可能通過集體購買的方式滿足公眾的需求。這樣，政府既不必在力所不及的情況下直接提供公共物品，也能夠保證公共利益的實(shí)現(xiàn)。
可見，政府的核心作用是不可替代的。這種核心作用還表現(xiàn)在它為其他管理主體進(jìn)行公共管理提供了制度化的途徑。在這里，其他管理主體主要是指利他性、自愿性的非政府組織。私營(yíng)部門雖然也參與其中，但其營(yíng)利性的本質(zhì)決定了它不可能上升為公共管理主體。由此可以認(rèn)為，公共管理主體應(yīng)該是以政府為核心的、多元化的開放主體體系。這也是與國外公共管理僅僅聚焦于公共部門相區(qū)別的一個(gè)標(biāo)志。這種制度化的途徑為公共利益的實(shí)現(xiàn)提供了組織基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：Hastelloy C-276；鎳基合金；焊接性；焊接工藝評(píng)定
1 概述
21世紀(jì)以來，隨著我國航天、能源、化工、核電、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)耐腐蝕材料需求量逐年增多[1]。自20世紀(jì)60年代Hastelloy C-276合金被美國漢斯公司研發(fā)出后，以其優(yōu)異的抗腐蝕性能（可耐濕氯、各種氧化性氯化物、氯化鹽溶液、硫酸與氧化性鹽、中低溫鹽酸等）及焊后無需進(jìn)行固溶處理的加工特性，廣泛應(yīng)用于各種苛刻腐蝕工況[2]，如石油化工、煙氣脫硫、紙漿和造紙、環(huán)保等工業(yè)等領(lǐng)域。國內(nèi)對(duì)于該合金焊接特性研究起步較晚，為了充分掌握并優(yōu)化Hastelloy C-276材料的焊接性能，故對(duì)該材料焊接性進(jìn)行深入分析，結(jié)合實(shí)際焊接工藝試驗(yàn)，最終提出合理焊接工藝參數(shù)，為該材料的應(yīng)用提供可靠保障。
2 組織結(jié)構(gòu)
Hastelloy C-276為Ni-Cr-Mo系鎳基合金，其化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1。其中Ni、Cr、Mo元素使其在氧化性和還原性介質(zhì)中均具有較好的耐腐蝕性能，W元素的添加進(jìn)一步提高材料抗局部腐蝕的能力，較低的Si、C元素含量保證了焊接熱影響區(qū)的耐腐蝕性能，面心立方晶格結(jié)構(gòu)形成的奧氏體組織賦予該合金良好的塑韌性。
3 焊接性
Hastelloy C-276因使用過程中更注重耐腐蝕性，故不像碳鋼或不銹鋼材料那樣要求熔敷金屬強(qiáng)度等于或高于母材，而是以腐蝕性能為出發(fā)點(diǎn)，要使焊縫金屬與母材具有相當(dāng)或優(yōu)異的防腐蝕能力。
3.1 液態(tài)焊縫金屬流動(dòng)性差
鎳基合金焊縫金屬不像普通鋼材質(zhì)焊縫金屬那樣容易潤(rùn)濕展開。即使增大焊接電流也不能改進(jìn)焊縫金屬的流動(dòng)性，反而易引起有害作用。焊接電流過大不僅使熔池過熱，增大熱裂紋敏感性，晶粒粗大降低耐腐蝕性，還會(huì)引起焊縫金屬中的脫氧劑蒸發(fā)，產(chǎn)生氣孔。要獲得良好的焊縫質(zhì)量，需要采用擺動(dòng)焊工藝，但這種擺動(dòng)是小擺動(dòng)，擺動(dòng)距離不超過焊絲直徑的三倍。
3.2 焊縫金屬熔深淺
焊接過程中，鎳基合金固有特性決定了其熔深較淺，單純靠調(diào)整焊接參數(shù)不能解決這個(gè)問題。根據(jù)反復(fù)試驗(yàn)克服熔深淺的方法是修改傳統(tǒng)的坡口形式，坡口角度在65°～70°，焊縫間隙大約在2mm～3.5mm，鈍邊大約在0.5mm～1mm。從而保證有效的焊縫熔深。
3.3 焊接熱裂紋
鎳基耐蝕合金具有較高的熱裂紋敏感性。熱裂紋分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋。結(jié)晶裂紋易發(fā)生在焊縫弧坑處形成火口裂紋[3]。結(jié)晶裂紋多半沿焊縫中心縱向開裂。液化裂紋多出現(xiàn)于緊靠熔合線的熱影響區(qū)中，還可能出現(xiàn)在多層焊的前焊縫中。高溫失塑裂紋既可能產(chǎn)生于熱影響區(qū)中，也可能存在于焊縫中。各種熱裂紋有可能單一，也有可能伴生出現(xiàn)，使得焊縫質(zhì)量可控性變差。
3.4 易于發(fā)生敏化現(xiàn)象
Hastelloy C-276合金在650～1090℃熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效處理后，會(huì)在晶界析出碳化物或伴生金屬間化合物μ相（Co2Mo6），在焊縫中的鑄造組織形成元素偏析，產(chǎn)生敏化現(xiàn)象，熔點(diǎn)較高的Mo、W元素凝固較早，焊縫熔敷金屬中的合金元素濃度梯度分布不均勻，使其抗晶間腐蝕性能下降。因此該合金熱加工溫度范圍1200℃～950℃，冷卻方式為水淬或在760℃～540℃之間盡量快速冷卻，以防止產(chǎn)生焊縫腐蝕。
4 焊接工藝評(píng)定
4.1 焊接方法
鎢極氬弧焊已廣泛用于鎳基合金的焊接[4]，特別適用于薄板、小截面、接頭不能進(jìn)行背面焊的封底焊以及不允許有殘留熔渣的結(jié)構(gòu)件。
4.2 保護(hù)氣體
推薦使用氬氣或氦氣，與氬氣相比用氦氣保護(hù)有如下特點(diǎn)：（1）氦氣熱導(dǎo)率大，向熔池?zé)彷斎胍脖容^大；（2）有助于清除或減少焊縫中的氣孔；（3）焊接速度比用氬氣時(shí)提高40%；（4）氦氣成本約是氬氣的25倍。
4.3 焊材
鎳基合金焊絲成分大多與母材相當(dāng)，但焊絲中一般多加入一些合金元素以補(bǔ)償某些元素的燒損，同時(shí)可抵消焊縫熔敷金屬凝固所產(chǎn)生的偏析。依據(jù)ASME第二卷材料C篇SFA-5.14《鎳和鎳合金光填充絲和焊絲標(biāo)準(zhǔn)》Hastelloy C-276選用ERNiCrMo-4牌號(hào)的φ2.4mm焊絲，其化學(xué)成份見表2。
4.4 坡口加工
焊接坡口應(yīng)采用機(jī)械方法冷加工成型，以保證母材組織無變化，加工表面的形狀、尺寸和光潔度應(yīng)滿足焊接要求，不應(yīng)有分層、折疊、裂紋、撕裂等缺陷，坡口形式如圖1所示。
4.5 焊接清理與焊接保護(hù)
焊前對(duì)坡口及其兩側(cè)50mm范圍的母材表面進(jìn)行修磨去除氧化皮，使用丙酮或乙醇對(duì)坡口及焊絲表面擦洗，清除油脂、水分等污染物。為保證焊縫得到充分的保護(hù)，用δ1mm銅板制作專用的保護(hù)拖罩，對(duì)焊縫正反面進(jìn)行保護(hù)。
4.6 焊接工藝試驗(yàn)
試件規(guī)格：δ8mm×125mm×400mm板材，焊接位置采用平焊；焊接前焊縫不預(yù)熱，采用高頻起弧，過程中控制層間溫度≤100℃，同時(shí)注意焊槍角度，控制熔池大小，保證氬氣均勻保護(hù)熔池減少氧化。鎳基材料熔池流動(dòng)性不佳，所以焊接時(shí)需增加擺動(dòng)，擺幅不易過大，兩邊應(yīng)稍作停頓，確保焊縫熔合區(qū)質(zhì)量，焊接工藝參數(shù)見表3。
4.7 焊縫檢驗(yàn)
焊接完畢后，依據(jù)NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》及ASTM G28A法對(duì)試件進(jìn)行無損檢測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)、腐蝕率檢驗(yàn)。
4.7.1 無損檢測(cè)
對(duì)焊接試件按照J(rèn)B/T4730.2-2005進(jìn)行100%RT檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)未熔合、裂紋等缺陷；焊縫表面未見氣孔、焊瘤、凹陷、咬邊等缺陷。
4.7.2 力學(xué)性能試驗(yàn)
依據(jù)NB/T47014-2011規(guī)定取拉伸、彎曲試樣，分別按照GB/T228、GB/T2653規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表4。
4.7.3 腐蝕率
分別對(duì)焊縫及母材按照ASTM G28方法A進(jìn)行腐蝕率測(cè)定，焊縫腐蝕率略高于母材，其結(jié)果見表5。
5 結(jié)束語
Hastelloy C-276合金以其優(yōu)異的抗均勻腐蝕、局部侵蝕、晶間腐蝕能力和易于的加工性，在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。文章對(duì)該材料組織結(jié)構(gòu)及焊接性進(jìn)行深入分析，結(jié)合實(shí)際焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，最終提出合理焊接工藝參數(shù)以及焊接過程中的操作技巧和操作要點(diǎn)，通過力學(xué)性能試驗(yàn)和腐蝕率試驗(yàn)，結(jié)果表明，制定的焊接工藝方案對(duì)于Hastelloy C-276合金同種金屬之間的焊接是可行的，焊縫各項(xiàng)性能得到保證，為鎳基耐腐蝕合金的焊接提供參考。
參考文獻(xiàn)
[1]劉士博.Hastelloy C-276與316L激光異質(zhì)焊接機(jī)理與工藝研究[D].大連理工大學(xué)，2013.
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中圖分類號(hào)：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
前言 近幾年國內(nèi)外石油工程的基本建設(shè)項(xiàng)目越來越多，對(duì)焊接技術(shù)的要求也越來越高，焊接工藝的多樣化已成為一種趨勢(shì)，從特種材料的小口徑高含硫天然氣氣田管網(wǎng)集輸、裝置凈化項(xiàng)目；高強(qiáng)鋼、大口徑的天然氣輸氣管道和碳素鋼、合金鋼的進(jìn)戶城市天然氣管網(wǎng)；到原油、成品油及其它能源化工、供水及高壓超高壓等項(xiàng)工程的建設(shè)情況來看，所選用的大多是組合焊接技術(shù)[1]，該項(xiàng)技術(shù)能充分發(fā)揮不同焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高焊接質(zhì)量和工程的使用壽命。
1 焊接設(shè)備 焊接設(shè)備制造廠家較多，其使用性能差別較大，近幾年來從事石油工程建設(shè)施工企業(yè)使用的焊接設(shè)備，選用一機(jī)多用的多種用途直流弧焊電源的單位較多，這些設(shè)備不但具有焊條電弧上向焊功能，而且還具有焊條電弧下向焊、藥芯半自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊功能，有的設(shè)備還具有氬弧焊功能。常用的焊接設(shè)備主要有：國外生產(chǎn)的有林肯、米勒焊機(jī)，國內(nèi)生產(chǎn)的有川焊、熊谷、奧太、時(shí)代、運(yùn)達(dá)等廠家的焊接設(shè)備。
2 金屬材料與焊接材料
2.1 金屬材料 石油工程建設(shè)所使用的金屬材料種類較多，如：黑色金屬材料類的低碳鋼、中碳鋼、普低合金鋼、不銹鋼和特種用途的鍋爐壓力容器用鋼、管道專用鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼、異種鋼等；有色金屬材料類的鎳合金、鋁合金、銅合金材料及復(fù)合材料等。 在石油工程建設(shè)中選用的金屬材料其強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足焊接工藝的要求，大部分金屬材料的焊接性能較好，在施工中根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過調(diào)整焊接工藝方案，選擇不同的焊接技術(shù)都能滿足施工技術(shù)要求。
2.2 焊接材料 金屬材料的類別、性能、強(qiáng)度等級(jí)不同，含碳量或碳當(dāng)量不同，其可焊性差別較大，所選用的焊接材料也不一樣，用于金屬材料焊接的焊接材料主要有：
2.2.1 手工焊條電弧上向焊條 目前施工企業(yè)使用的焊條以國內(nèi)生產(chǎn)的為主，該類焊條可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條十一大類，使用較多的焊條主要有：E4303、E4315、E5015、E5016、R307、R347、A302、A307、A347、Z248、Z308等。
2.2.2 手工焊條電弧下向焊條 目前施工企業(yè)使用的焊條以國外生產(chǎn)的為主，該類焊條是用于油氣管道焊接的專用焊條，主要有纖維素型和低氫型兩種焊條，使用較多的焊條主要有：E6010、E7010、E8010、E8018等。
2.2.3 各類焊絲 目前施工企業(yè)使用的焊絲國內(nèi)外生產(chǎn)的都有，可分為CO2氣體及氬弧焊填充焊絲、埋弧焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲、硬質(zhì)合金焊絲、銅及銅合金焊絲、鋁及鋁合金焊絲、鎳及鎳合金焊絲、鑄鐵氣焊絲、碳鋼、低合金鋼氣焊絲，部分焊絲焊接時(shí)需要使用相應(yīng)的焊劑、纖料、焊粉，使用較多的焊絲主要有： H08A、H08C、H10Mn2Si。E71T8-Ni1J等。
2.2.4 氣體 使用較多的氣體主要有氬氣、二氧化碳?xì)怏w、混合氣體（氬氣+二氧化碳?xì)猓?、氧氣、乙炔氣等?/p>
3 焊接技術(shù)組合方案 根據(jù)近幾年石油工程集輸管網(wǎng)、長(zhǎng)輸管道、場(chǎng)站建設(shè)、壓力容器、城市天然氣管網(wǎng)建設(shè)的情況來看，為了確保工程實(shí)體的焊接質(zhì)量，施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)單位的要求，在單面焊雙面成型焊接技術(shù)的應(yīng)用上，根焊+填充蓋面焊采用組合焊接技術(shù)可以有效的保證工程實(shí)體的焊接質(zhì)量。即：焊條電弧下向焊+焊條電弧上向焊、焊條電弧下向焊+焊條電弧下向焊、焊條電弧下向焊+藥芯焊絲半自動(dòng)焊、焊條電弧下向焊+全位置自動(dòng)焊、焊條電弧下向焊+CO2氣體保護(hù)焊、STT+藥芯焊絲半自動(dòng)焊、RMD+藥芯焊絲半自動(dòng)焊、STT+全位置自動(dòng)焊、TIG焊+焊條電弧上向焊、TIG焊+焊條電弧下向焊等。 特種金屬材料的焊接，如：高含硫的鎳基復(fù)合材料在基層、過度層、復(fù)層所選用的焊接材料是有區(qū)別的，采用的焊接工藝也不盡相同，和不銹鋼復(fù)合材料及異種金屬材料的焊接工藝也有不同之處[2-3]。
4 焊接工藝 組合焊接工藝對(duì)坡口的要求沒有大的變化，一般為單邊V型坡口。在金屬材料厚度較薄的情況下為了保證焊接質(zhì)量，可以選擇30°±0.5°的單邊V型坡口，如果金屬材料的厚度在14mm以上可以考慮選擇22°±1°的單邊V型坡口。 不同的焊接工藝對(duì)焊接質(zhì)量的要求都是一樣的，焊工如果掌握某一項(xiàng)焊接技術(shù)較容易，要同時(shí)掌握幾項(xiàng)焊接技術(shù)難度是比較大的，可以根據(jù)工程的需要由同一名焊工有選擇地分別掌握焊條電弧上、下向焊、藥芯焊絲自保護(hù)半自動(dòng)焊、手工鎢極氬弧焊等項(xiàng)焊接技術(shù)。 不同的焊接技術(shù)其焊接工藝參數(shù)是有差異的，推薦幾種不同的組合焊接工藝參數(shù)，見表1、表2、表3（僅供參考）。 表1 壓力容器立焊縫組合焊接工藝參數(shù)
注：鋼材牌號(hào)為Q235A、板厚 8mm、要求單面焊雙面成型。 表2 Φ1016×14.7mm管組合焊接工藝參數(shù)
注：DC-表示焊條或焊絲接負(fù)極，焊接方向?yàn)橄孪?，要求單面焊雙面成型。
表3 Φ89×10mm管組合焊接工藝參數(shù)
注：根焊層為手工鎢極氬弧焊，要求單面焊雙面成型。
5 人才選拔與培養(yǎng)
5.1 人才的選拔 一流的石油工程建設(shè)施工企業(yè)，對(duì)優(yōu)秀技能人才的培養(yǎng)特別是焊接技能人才的培養(yǎng)非常必要的，該類技能型人才的技術(shù)水平高低對(duì)企業(yè)的興衰起著十分重要的作用。在復(fù)合型焊接技能人才選拔和培養(yǎng)問題上，企業(yè)有關(guān)部門可優(yōu)先考慮已掌握了某一項(xiàng)焊接技術(shù)的焊工，身體健康、視力正常、具有中技以上水平、年齡在35歲以下，熱愛本職工作、能吃苦耐勞、各方面素質(zhì)較高的焊工。聘請(qǐng)名師組織集中脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，強(qiáng)化技能培訓(xùn)，經(jīng)嚴(yán)格考核后方可持證上崗。
5.2 人才的培養(yǎng) 對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代化的石油工程建設(shè)施工企業(yè)來說，如果沒有一大批優(yōu)秀的復(fù)合型焊接技能人才，要想創(chuàng)造輝煌的業(yè)績(jī)是非常困難的。就現(xiàn)有國內(nèi)石油石化施工企業(yè)的現(xiàn)狀來看，我們應(yīng)著重思考以下幾個(gè)問題：
5.2.1 目前各施工企業(yè)都有為數(shù)不少的焊接技能人才，他們當(dāng)中大多數(shù)技能單一，雖然對(duì)某一項(xiàng)焊接技術(shù)掌握的很好，但遇到工藝復(fù)雜或調(diào)整焊接技術(shù)方案時(shí)，很難發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。造成人力資源的浪費(fèi)和施工、管理成本的增加，如果人力資源的調(diào)配不當(dāng)會(huì)影響工程的焊接質(zhì)量、進(jìn)度及工期。
5.2.2 對(duì)復(fù)合型焊接技能人才的培養(yǎng)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合所擔(dān)負(fù)的工程施工項(xiàng)目和技術(shù)要求建立焊接技能人才庫，有選擇地進(jìn)行培養(yǎng)、使用和科學(xué)合理的儲(chǔ)備掌握若干項(xiàng)焊接技能的復(fù)合型人才。
5.2.3 建立行之有效的運(yùn)行機(jī)制，打破各自為政，小團(tuán)體的管理模式，對(duì)焊接技能人才實(shí)行科學(xué)的動(dòng)態(tài)管理，以適應(yīng)石油工程建設(shè)施工市場(chǎng)的變化。
5.2.4 有條件的企業(yè)應(yīng)對(duì)復(fù)合型焊接技能人才進(jìn)行分期、分批封閉式強(qiáng)化培養(yǎng)，培養(yǎng)課時(shí)可視具體情況作出合理的安排。并按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格考核。
6 結(jié)束語 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)部門對(duì)石油工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量要求會(huì)越來越高，施工企業(yè)采用組合焊接技術(shù)能充分發(fā)揮不同焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保工程的焊接質(zhì)量和進(jìn)度。
對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的復(fù)合型技能焊工而言，有高超的焊接技能，一人掌握多種不同的焊接技術(shù)是施工企業(yè)非常需要的，所發(fā)揮的作用比單一型焊工大幾倍，在激烈的石油工程建設(shè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，如果能有計(jì)劃地培養(yǎng)、使用復(fù)合型焊接技能人才，充分發(fā)揮復(fù)合型焊接技能人才的優(yōu)勢(shì)，定能為施工企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：二氧化碳；焊接技術(shù)；盾構(gòu)機(jī)
中圖分類號(hào)：TV547.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1、盾構(gòu)機(jī)概況
深圳地鐵五號(hào)線5301標(biāo)城軌分公司擁有5臺(tái)盾構(gòu)機(jī)，本次講述其中一臺(tái)S-346盾構(gòu)機(jī)的調(diào)出前所進(jìn)行的盾構(gòu)機(jī)吊耳焊接工藝。S-346盾構(gòu)機(jī)盾體外徑為6280mm，盾體長(zhǎng)度為12075mm(由刀盤至螺旋機(jī)尾部),總裝機(jī)重量約為500t(含后續(xù)拖車)。S-346盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工貫通后到達(dá)前海灣站作盾構(gòu)吊出井,出洞段豎井平面尺寸為8.5m×9m,深度為35m。
2、主要起吊部件尺寸和重量(見表1)
表1 主要起吊部件尺寸和重量數(shù)據(jù)一覽表
3、重要吊耳的焊接部位示意圖如下：
吊耳準(zhǔn)備 盾體重要部件起吊用的吊耳共14個(gè)。吊耳采用16Mn熱軋厚鋼板氣割制成。焊接位置及尺寸見圖1。針對(duì)于此次吊耳焊接質(zhì)量要求高，技術(shù)難度大的特點(diǎn)，我們特別制訂了專項(xiàng)焊接工藝。由于吊耳厚80mm,屬于中厚板，作為一種高效節(jié)能的焊接方法，同焊條電弧焊、氬弧焊接方法相比較，二氧化碳保護(hù)焊母材熔深大，焊絲熔化速度快，電弧可見性好，生產(chǎn)率高(焊接速度一般大于30m／h)，成本較低，操作簡(jiǎn)單。因此我們選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，通過控制工藝參數(shù)及焊接工序，清除焊接變形、氣孔等缺陷，提高焊縫一次成功率100%。
4、 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接吊耳工藝
4.1 母材選用:16Mn鋼。化學(xué)成分：C:0.12-0.20(%) Mn:1.2-1.6(%) Si:0.2-0.6(%) P:≤0.05(%) S:≤0.05(%).由此看來,焊接性能良好，一般情況下不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋.
4.2 設(shè)備選用：奧太NBC一500機(jī)型。
4.3焊材選用：
4.4焊接接頭形式：T型接頭
4.5焊接工藝參數(shù)：焊接電壓：31V～34。焊接電流：240A～250A。氣體流量：1 8～20L／min
4.6 工藝流程：
焊工應(yīng)取得相應(yīng)的合格證書,才能從事作業(yè)。
,焊接設(shè)備要求參數(shù)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)靈活.焊絲選用JQ.YJ501-1直徑1.2mm藥芯焊絲。
露天作業(yè)在下列任一情況不得施焊,a雨雪天.b風(fēng)速大于5級(jí).c相對(duì)濕度大于90%。
焊前準(zhǔn)備:板材對(duì)接坡口加工采用半自動(dòng)氣割與機(jī)械加工均可,但氣割后需打磨平整,對(duì)全焊透焊逢坡口應(yīng)磨出金屬光澤,坡口兩側(cè)50mm范圍應(yīng)無毛刺.水份.進(jìn)行組對(duì)前,應(yīng)對(duì)焊逢中心線兩側(cè)兩倍于鋼板厚度外加30mm區(qū)域內(nèi)進(jìn)行超聲波無損探傷,發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)重新取段。焊接前進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度100-150℃.要求預(yù)熱的焊件為多層多道焊時(shí),應(yīng)保證層間溫度不低于預(yù)熱最低溫度.
焊接過程：a全熔透焊逢, 焊背面焊縫前,應(yīng)采用碳弧氣刨清根,用打磨機(jī)修磨刨槽,除去熔渣及滲碳層,碳弧氣刨應(yīng)在預(yù)熱前進(jìn)行b.多層多道焊,必需把層間熔渣和飛濺清理干凈再焊下一層,層間接頭應(yīng)錯(cuò)開30mm以上. C坡口打底焊不能燒太厚, 應(yīng)小于5mm,平焊3mm,立焊/橫焊/仰焊在4mm, d當(dāng)焊寬大于15.5mm時(shí)應(yīng)采用多道錯(cuò)層焊工藝,長(zhǎng)焊縫宜用分段退焊法并注意預(yù)留反變形.
焊后熱處理：（1）焊后消氫處理。是指在焊接完成以后，焊縫尚未冷卻至100℃以下時(shí) ，進(jìn)行的低溫?zé)崽幚怼Ｒ话阋?guī)范為加熱到200~350℃，保溫2-6小時(shí)。
（2）消應(yīng)力熱處理。常用的方法有兩種：一是整體高溫回火，另一種方法是局部高溫回火。由于受場(chǎng)地限制，我們采取此種方法消除應(yīng)力。即只對(duì)焊縫及其附近區(qū)域進(jìn)行加熱，然后緩慢冷卻，降低焊接應(yīng)力的峰值，使應(yīng)力分布比較平緩，起到部分消除焊接應(yīng)力的目的。
7、焊縫檢驗(yàn)：（1）、超聲波探傷。（2）磁粉檢驗(yàn)。
將上述工藝方法應(yīng)用于盾構(gòu)機(jī)吊耳的焊接工程中，經(jīng)超聲波探傷、磁粉檢驗(yàn)，焊縫合格率100％ ，外形美觀，變形小．無返修記錄。
焊接后經(jīng)過探傷檢測(cè)的吊耳外觀圖
5、總結(jié)
關(guān)鍵詞：鋼 焊接工藝 焊接變形 方法
一、低合金高強(qiáng)度鋼
低合金高強(qiáng)度鋼是鋼鐵產(chǎn)品中最富有特色和最具有競(jìng)爭(zhēng)力的鋼種。具有良好的可焊性、耐蝕性、耐磨性、成形性，通常以板、帶、型、管等鋼材形式直接供用戶使用的結(jié)構(gòu)鋼稱為低合金高強(qiáng)鋼。它是在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上，通過合金化提高強(qiáng)度，并改善使用性能而發(fā)展起來的工程結(jié)構(gòu)用鋼。它的主要特點(diǎn)是含碳量低，晶粒細(xì)小，屈服強(qiáng)度高，塑性好，并具有優(yōu)良的低溫韌性、耐蝕性、耐磨性、冷加工性和焊接性。因此低合金高強(qiáng)度鋼廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、車輛、船舶、壓力容器、海上采油平臺(tái)、石油管線等各種工程結(jié)構(gòu)中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
二、低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝
低合金高強(qiáng)鋼焊接所面臨的問題一是防止裂紋。二是在保證高強(qiáng)度要求的同時(shí)，提高焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性。焊接熱影響區(qū)（特別是粗晶區(qū)）有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下降的傾向，對(duì)焊后不進(jìn)行熱處理的焊件，必須嚴(yán)格控制焊接區(qū)的擴(kuò)散氫含量以及選擇合適的焊接方法和焊接工藝參數(shù)。特別是隨著焊接線能量的提高，傳統(tǒng)低合金高強(qiáng)鋼的焊接熱影響區(qū)性能惡化，易產(chǎn)生焊接冷裂紋問題，給大型鋼結(jié)構(gòu)的制造帶來困難。
低合金高強(qiáng)鋼常用的焊接方法主要有手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、混合氣體保護(hù)焊等。在確定焊接方法時(shí)，必須考慮母材的強(qiáng)度等級(jí)、使用性能、施工難易及經(jīng)濟(jì)性。從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，所選擇的焊接方法必須保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)費(fèi)用低。能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。比較容易實(shí)現(xiàn)焊接過程的半自動(dòng)或自動(dòng)化。通常，對(duì)于對(duì)強(qiáng)度等級(jí)較低的焊接件各種方法都可采用，對(duì)于批量大、焊縫尺寸長(zhǎng)的焊接件，采用埋弧自動(dòng)焊優(yōu)于其他焊接方法。
低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，選擇和制定合理的焊接工藝及規(guī)范是十分重要的。應(yīng)嚴(yán)格限制焊接線能量，控制焊接熱影響區(qū)冷卻時(shí)間不能過長(zhǎng)，避免在過低的冷卻速度下粗晶區(qū)出現(xiàn)上貝氏體。同時(shí)焊接時(shí)不宜采用大直徑的焊條或焊絲，應(yīng)盡量采用多層多道焊工藝，使焊縫金屬有較好的韌性，并減小焊接變形。
鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)性能良好、建設(shè)工期短、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)與民用建筑中廣泛應(yīng)用。焊接對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的高速度，但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)產(chǎn)生的變形問題，也會(huì)極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)變形是不可避免的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。
三、預(yù)防和減少焊接變形的方法
① 放樣和下料措施
為了補(bǔ)償施焊后焊縫的線性收縮，梁、桁架等受彎構(gòu)件放樣時(shí)要起拱，放樣下料時(shí)要留出收縮余量。收縮量與很多因素有關(guān)，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)要依靠工藝試驗(yàn)來確定。放拼裝臺(tái)時(shí)要放出收縮量，一般受彎構(gòu)件長(zhǎng)度不大于 24m時(shí)放 5mm，長(zhǎng)度大于 24m時(shí)放 8mm。
② 裝配和焊接順序
鋼結(jié)構(gòu)制作拼裝的平臺(tái)應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)的水平面，平臺(tái)的鋼度應(yīng)保證構(gòu)件在自重壓力下，不失穩(wěn)、不下沉，以保證構(gòu)件的平直。小型結(jié)構(gòu)可一次裝配，用定位焊固定后，以合適的焊接順序一次完成。如截面對(duì)稱的構(gòu)件，裝配焊接順序是先整體裝配后焊接，焊接時(shí)應(yīng)采用對(duì)角焊接法的順序以平衡變形，同時(shí)應(yīng)采用翻轉(zhuǎn)架或轉(zhuǎn)動(dòng)胎具，以便形成船形位置焊縫，否則可由兩個(gè)或四個(gè)焊工分別采用平焊和仰焊，由中間向兩端焊接。大型鋼結(jié)構(gòu)如大型桁架，盡可能先用小件組焊，再總體裝配和焊接。桁架和屋架端部的基座、屋架的天窗架支承板應(yīng)預(yù)先拼焊成部件，以矯正后再拼裝到屋架和桁架上。屋架和桁架的焊接順序是：先焊上、下弦連接板外側(cè)焊縫，后焊上、下弦連接板內(nèi)側(cè)焊縫，再焊接連板與腹桿焊縫，最后焊腹桿、上弦、下弦之間的墊板。桁架一面全部焊完后翻轉(zhuǎn)，進(jìn)行另一面焊接，其焊接順序相同。手工焊時(shí)，應(yīng)采用四個(gè)焊工同時(shí)從上、下弦中間向兩端對(duì)稱焊接。拼裝時(shí)，為防止構(gòu)件在拼裝過程中產(chǎn)生過大的應(yīng)力和變形，應(yīng)使不同型號(hào)零件的規(guī)格或形狀符合規(guī)定的尺寸和樣板要求，同時(shí)在拼裝時(shí)不宜采用較大的外力強(qiáng)制組對(duì)，以防構(gòu)件焊后產(chǎn)生過大的拘束應(yīng)力而發(fā)生變形。構(gòu)件組裝時(shí)，為使焊接接頭均勻受熱以消除應(yīng)力和減少變形，應(yīng)做到對(duì)接間隙、坡口角度、搭接長(zhǎng)度和T形貼角連接的尺寸正確，其形式、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)和焊接規(guī)范要求。
③焊接工藝措施
焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序，以減少變形。焊接金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先焊短，后焊長(zhǎng)；先焊立，后焊平；先焊對(duì)接縫，再焊搭接縫，應(yīng)從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應(yīng)采用跳焊法，長(zhǎng)焊縫采用分段退步焊和對(duì)稱焊接法。
④反變形法
拼裝時(shí)，根據(jù)工藝試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)，使構(gòu)件向焊接變形相反方向作適量的預(yù)變形，以控制焊接變形。這種方法需要預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)焊縫的設(shè)計(jì)要求，調(diào)整好焊接規(guī)范，選用材質(zhì)和規(guī)格相同的鋼板預(yù)先做一個(gè)試件進(jìn)行焊接，使焊縫形式、焊角高度符合設(shè)計(jì)要求，焊完冷卻到環(huán)境溫度后測(cè)量翼板的變形量，把所測(cè)量的數(shù)值作為壓制反變形的參數(shù)，壓力機(jī)在翼板中心線上壓出變形量的數(shù)值，使翼板的兩端預(yù)先呈上翹狀態(tài)，抵消焊接變形量，焊后正好持平。采用這種方法需要一臺(tái)相應(yīng)噸位的液壓壓力機(jī)。
⑤剛性固定法
焊接時(shí)在平臺(tái)上或在重疊的構(gòu)件上設(shè)置夾具固定構(gòu)件，增加剛性后，再進(jìn)行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應(yīng)塑性較好的低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不適應(yīng)中碳鋼和可焊性更差的鋼材，因?yàn)楹附討?yīng)力常使焊件產(chǎn)生裂紋。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】高層鋼框架結(jié)構(gòu)；施工工藝；焊接變形
1引言
高層結(jié)構(gòu)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》雖然已經(jīng)頒布，但在我國，真正意義上的純鋼結(jié)構(gòu)高層建筑采用的仍較少，普遍采用的是鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其具有造價(jià)低、用鋼省等優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用范圍和技術(shù)上還有待進(jìn)一步研究和完善。而且我國的建筑鋼材存在很大不足，在品種、規(guī)格和質(zhì)量水平上和發(fā)達(dá)國家還有較大差距。在高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域，技術(shù)水平高、管理能力強(qiáng)的建筑企業(yè)很少，鋼框架結(jié)構(gòu)施工成套技術(shù)尚處于完善階段。為此，有必要加強(qiáng)對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)的施工工藝及其焊接變形方面的探討，這也是本論文的研究出發(fā)點(diǎn)。
2高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝及其變形分析
2.1 鋼框架結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)分析
鋼框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，主要包括鋼柱、鋼梁、樓梯的吊裝、測(cè)量校正、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等工序，但在鋼結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)往往要穿插土建、機(jī)電等部分的施工。鋼框架結(jié)構(gòu)的施工必須要與土建等其它單位進(jìn)行密切配合，做到統(tǒng)籌兼顧，才能高效、高質(zhì)地完成施工任務(wù)。其主要特點(diǎn)有：
2.1.1 測(cè)量、定位、放線精度要求高。測(cè)量、定位、放線是貫穿制作和安裝階段的控制重點(diǎn)。在高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中，由于體型大，誤差積累將非常顯著，柱子或其它構(gòu)件微小的偏移會(huì)造成上部很大的變位，極大地改變結(jié)構(gòu)的受力，影響設(shè)計(jì)效果，甚至產(chǎn)生工程事故。
2.1.2 鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中，由于鋼材熱脹冷縮現(xiàn)象突出，天氣、溫度等條件影響大，溫度變化會(huì)對(duì)安裝精度產(chǎn)生較大影響。特別是在鋼構(gòu)件連接中，焊接和螺栓連接受天氣、溫度影響更大。在焊接技術(shù)規(guī)程中規(guī)定，自然條件不能滿足焊接環(huán)境要求時(shí)，要采取人工措施給焊接創(chuàng)造條件，比如焊條的預(yù)熱、鋼板的預(yù)熱加溫等。
2.1.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝對(duì)起重、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械的性能要求高。由于鋼構(gòu)件重量大、體型大，高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中高空作業(yè)多，對(duì)吊裝過程中的技術(shù)要求高，吊裝中不同工況條件下的施工荷載必須同其自身設(shè)計(jì)承載力相吻合，鋼構(gòu)件在運(yùn)輸、堆放、起吊、就位及安裝過程中，要按事先模擬設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行。
2.1.4 由于鋼材的特點(diǎn)，決定了鋼框架結(jié)構(gòu)要求防腐、防火嚴(yán)格。
2.1.5 高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝工程量大，構(gòu)件多，現(xiàn)場(chǎng)往往必須設(shè)置臨時(shí)堆放場(chǎng)地及相應(yīng)的中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)才能滿足安裝需要。
2.2 鋼框架焊接變形分析
2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)變形類型
鋼結(jié)構(gòu)變形類型，可分為總體變形和局部變形兩類?？傮w變形是指整個(gè)結(jié)構(gòu)的外形和尺寸發(fā)生變化，局部變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在局部區(qū)域出現(xiàn)變形。二者可能單獨(dú)出現(xiàn)，但更多地是組合出現(xiàn)。它們都會(huì)影響結(jié)構(gòu)的諸多方面，如外觀、剛度和穩(wěn)定性等，降低承載力，危及結(jié)構(gòu)安全。
2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)變形原因
鋼材的初始變形；加工制作中的變形；運(yùn)輸及安裝過程中產(chǎn)生的變形；使用過程中產(chǎn)生的變形等。
2.2.3 變形控制方法
傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法是制定合理的吊裝、焊接方案等，如采用先內(nèi)而外的吊裝順序、對(duì)稱焊接等，在測(cè)量控制上預(yù)留變形等，這種籠統(tǒng)地控制方法在一定條件下可以取得較好的效果，但遇到復(fù)雜、多變的條件，效果有限。
焊接變形是高層鋼結(jié)構(gòu)框架變形的主要構(gòu)成因素，但相關(guān)的論文分析也多以靜態(tài)、局部的分析為主，如針對(duì)于某個(gè)焊接面或焊接構(gòu)件的分析，針對(duì)建筑鋼框架結(jié)構(gòu)焊接變形的整體分析方法尚未出現(xiàn)。
3 高層鋼框架結(jié)構(gòu)焊接施工工藝及其變形矯正探討
3.1 焊接變形原因分析
鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)性能良好、建設(shè)工期短、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)與民用建筑中廣泛應(yīng)用。焊接對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的高速度，但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)產(chǎn)生的變形問題，也會(huì)極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)變形是不可避免的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。
焊接變形產(chǎn)生的主要原因是由于焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻加熱，以及隨后的不均勻冷卻作用和結(jié)構(gòu)本身或外加的剛性拘束作用，通過力、溫度和組織等因素的變化，從而在焊接接頭區(qū)產(chǎn)生不均勻的收縮變形，焊縫的縱向和橫向縮短是引起各種復(fù)雜變形的根本原因。
3.1.1 結(jié)構(gòu)剛度
剛度就是結(jié)構(gòu)抵抗拉伸和彎曲變形的能力，它主要取決于結(jié)構(gòu)的截面形狀及其尺寸大小。如桁架的縱向變形，主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸；再如工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形，主要取決于截面的抗彎剛度。
3.1.2 焊縫位置和數(shù)量
在鋼結(jié)構(gòu)剛性不大時(shí)，焊縫在結(jié)構(gòu)中對(duì)稱布置，施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性縮短；當(dāng)焊縫布置不對(duì)稱時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生彎曲變形；焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時(shí)，只要施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性縮短；當(dāng)焊縫截面重心偏離接頭截面重心時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生角變形。
3.1.3 焊接工藝
焊接電流大，焊條直徑粗，焊接速度慢，都會(huì)造成焊接變形大；自動(dòng)焊接的變形較小，但焊接厚鋼板時(shí)，自動(dòng)焊比手工焊的焊接變形稍大；多層焊時(shí)，第一層焊縫收縮量最大，第二、三層焊縫的收縮量則分別為第一層的20%和5%～10%，層數(shù)越多焊接變形也越大；斷續(xù)焊縫比連續(xù)焊縫的收縮量??；對(duì)接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2倍～4倍；焊接次序不當(dāng)或未先焊好分部構(gòu)件，然后總拼裝焊接，都易產(chǎn)生較大的焊接變形。所以在施工時(shí)要制定合理的焊接工藝措施。
3.2 焊接變形矯正措施探討
3.2.1 焊接工藝措施
焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序，以減少變形。焊接金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先焊短，后焊長(zhǎng)；先焊立，后焊平；先焊對(duì)接縫，再焊搭接縫，應(yīng)從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應(yīng)采用跳焊法，長(zhǎng)焊縫采用分段退步焊和對(duì)稱焊接法。
3.3.2 機(jī)械矯正法
機(jī)械矯正法是利用機(jī)械力的作用，以矯正焊接變形，常采用撐直機(jī)、壓力機(jī)、千斤頂及各種小型機(jī)具頂壓矯正構(gòu)件變形。矯正時(shí)，將構(gòu)件變形部位放在兩支撐之間，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件凸出部位緩慢施力，即可矯正變形。
3.3.3 火焰矯正法
采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過給金屬輸入熱量，使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，從而產(chǎn)生變形，構(gòu)件被局部加熱后，依靠加熱區(qū)的膨脹與收縮差，使構(gòu)件按照預(yù)定的方向發(fā)生變形，從而達(dá)到矯正的目的。
3.3.4 剛性固定法
焊接時(shí)在平臺(tái)上或在重疊的構(gòu)件上設(shè)置夾具固定構(gòu)件，增加剛性后，再進(jìn)行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應(yīng)塑性較好的低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不適應(yīng)中碳鋼和可焊性更差的鋼材，因?yàn)楹附討?yīng)力常使焊件產(chǎn)生裂紋。
4 結(jié)語
高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝與焊接變形分析的影響因素多而且具有較強(qiáng)的模糊性和不確定性，本論文重點(diǎn)對(duì)高層鋼框架結(jié)構(gòu)的焊接施工工藝進(jìn)行了分析研究，詳細(xì)探討了焊接變形的原因及其矯正措施，對(duì)于進(jìn)一步提高鋼材鋼框架結(jié)構(gòu)的施工工藝水平具有較好的理論指導(dǎo)時(shí)間。
參考文獻(xiàn)：
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