石油管道缺陷修补新工艺——摩擦塞焊

HEATS

  同搅拌摩擦焊一样，摩擦塞焊（Friction Plug Welding）也是一种固相焊接工艺。焊接时，在被焊工件上加工一个特型孔（一般为锥形孔），然后将一个与之相适应的特型塞棒旋转插入特型孔；由特型孔与特型塞棒之间的高速（旋转）相对运动产生的摩擦热导致摩擦界面上的材料塑性软化；这些塑性软化后的材料在一定压力作用下沉积到被焊工件上，并与被焊工件固相连接在一起，形成牢固的连接接头。

    将一系列特型塞棒相互重叠，先后沉积于同一被焊工件上，就是摩擦塞焊的一种延伸——摩擦叠焊（Friction Stitch Welding），如图2所示。采用摩擦塞焊或摩擦叠焊技术焊接的工件可以是铝合金等轻金属材料，也可以是钢等高熔点材料。目前，摩擦塞焊或摩擦叠焊主要被用于焊接缺陷（如焊接裂纹）的修补或搅拌摩擦焊技术的补充工艺——用于解决常规搅拌摩擦焊缝的匙孔问题。

针对石油管道类结构的焊缝缺陷修补，北京赛福斯特技术有限公司（中国搅拌摩擦焊中心，以下简称中心）近年来与北京某高校一起开展了摩擦塞焊/摩擦叠焊技术研究及设备开发。

　　图3为中心针对摩擦塞焊工艺研究开发的实验装置，该装置采用液压马达驱动，通过主轴旋转以及Z轴上下运动可以实现平板构件上特型预制孔的填补，完成摩擦塞焊连接。

在摩擦塞焊装置基础上，针对石油管道类结构，中心又开发了摩擦叠焊装置（图4）。该装置增加了X向和A向运动，可以沿着管道类构件轴向或环向运动，实现一系列特型预制孔的填补，完成摩擦叠焊连接。

　　采用摩擦塞焊装置和摩擦叠焊装置可以分别完成点状离散缺陷或线状连续缺陷的修补，可以服务于石油管道、压力容器等结构，也可以服务于其他需要采用摩擦塞焊工艺的领域。中心致力于以搅拌摩擦焊、摩擦塞焊、摩擦叠焊等为代表的先进摩擦焊技术研究，可以为各行业提供专业的摩擦塞焊装置、设备和技术服务。