1.4.1电子束焊在厚板结构中的应用

电子束焊是指利用加速和聚焦的电子束轰击焊件产生的热量从而进行焊接的方法。此种焊接方法具有焊接热输入小、焊接变形小、焊缝深宽比大等优势[16]，能一次性焊接300mm厚的钢板，因此在国防军工行业得到大量应用，例如中航工业625研究所用真空电子束焊接的方法实现了深潜器钛合金球形舱体的合拢。但是受到真空腔室体积大小的限制，工件的尺寸大小受到影响。同时电子束焊机运营成本高昂，对焊接环境要求苛刻，应此目前此项技术难以推广使用。

1.4.2激光焊在厚板结构中的应用

激光焊是利用受激辐射的光束作为热源的一种高效精密焊接方法，广泛运用于航空航天、汽车制造、核电建设等行业。激光技术应用于焊接领域的几十年来，研究者一直探索着利用激光实现厚板的高效焊接。限制激光焊接厚板发展的原因主要是大功率激光器成本较高以及焊接过程中装配精度要求严格。

激光深熔焊是指当激光光斑功率密度足够大时，产生“匙孔”（也称“小孔”）效应而有效增加熔深的焊接方法。典型的激光深熔焊有以下三种：

（1）激光自熔焊激光焊多数情况下是非填丝的自熔焊接，这种焊接方式可以焊接的板厚主要取决

于光束质量和激光功率。研究表明，随着板厚的增加，激光自熔焊“小孔效应”稳定性下降，容易出现气孔。同时自熔焊形式对坡口加工精度、装配精度要求很高，于是限制了激光自熔焊在厚板焊接中的发展。通常情况下，该技术能够实现中厚板（5~20mm）的焊接。

（2）激光—电弧复合焊激光—电弧复合热源焊接技术又称为电弧辅助激光焊接技术，通过电弧提高激光

对间隙的适应能力，同时增加熔深，避免了单一焊接方法的种种不足。在激光作用下，电弧可以深入焊缝，从而实现大厚板深熔焊接。随着豪华游轮项目的推进，国内造船工业将受益于激光—电弧复合焊技术的推广应用，在对中厚板的焊接过程中进一步提高焊接效率和焊缝质量。但以目前的技术水平，激光电弧复合焊难以熔透大厚度板材，因此仍然需要开坡口进行焊接，焊枪需要伸进坡口内，这就限制了坡口的进一步减小，焊接效率仍待提高。

（3）激光填丝焊激光填丝焊是指在激光焊过程中通过填充焊丝的方式实现焊接的方法。该技术是

拓展激光在工业领域产业化发展的一种方案，其效率与普通激光焊差不多，但通过填丝的方式大大扩展了应用范围，解决了对工件装夹、拼装精度要求严格的问题，同时采用多道焊接可以实现厚板高效率焊接。同时通过使用填充材料，可以调节焊缝的冶金成分，提高接头的力学性能。

1.5窄间隙激光填丝焊在厚板中的应用

1.5.1窄间隙激光填丝焊国内外研究现状

1.5.2厚板窄间隙激光填丝焊技术问题

1.6低合金高强钢焊接性

低合金高强度钢是指在普通碳素钢基础上降低碳含量并添加少量合金元素，形成的强度高、塑性好的钢种[36]。因为其碳含量及合金元素含量均不高，因此焊接性较好。但随着板厚以及强度的增加，也容易导致焊接过程中出现以下缺陷[37]：

（1）冷裂纹冷裂纹一般出现在热影响区靠近焊缝的区域，通常在焊接后数小时至几十小时内产生。冷裂纹三要素是：淬硬组织、扩散氢和拘束应力[38]，因此我们通过预热、缓冷控制热输入和残余应力，同时改用低氢的焊接材料进行施焊。

（2）热裂纹

热裂纹主要是随焊开裂，原因是S、P等元素含量过高形成低熔点共晶物，现代冶炼技术能有效降低S、P含量，因此出现热裂的情况很少。