随着国家对节能环保的重视程度和相关行业对生产效率的要求进一步提高，制造产业转型升级正不断推进，激光电弧复合焊接这一新技术因其具备效率更高、质量更好、成本更低、应用场景更为丰富等特点，必将逐步取代传统焊接方式，进入到越来越多的发展领域。
以油气管道行业为例，长输管道正不断朝着高钢级、高压力、大口径、大厚壁方向发展，行业内急需转型升级提高材质的焊接效率和焊接质量以进一步适应其高速发展。本文主要探索了搭载锐科高功率RFL－C20000连续激光器的整套复合焊接设备在油气管道行业的工艺案例，以期为不同行业客户在实际工艺应用方面提供重要参考。
激光电弧复合焊接的优势及应用场景
激光电弧复合焊接是结合了激光焊和电弧焊两种工艺方式的新型焊接方法，两种热源同时作用于板材，激光可以提高电弧的稳定性，电弧可以吸引光致等离子体促进材料对激光的吸收，集结了激光焊接与电弧焊接的优点，尤其适用于厚板的焊接，能发挥出1＋1＞2的效果。与单电弧和单激光焊接对比，激光电弧复合焊接优势明显，主要体现在以下几个方面：
焊接效率更高：传统弧焊的速度多被限制于0．6m／min左右，且单层熔深一般在3mm；激光电弧复合焊接速度可达1．8m／min，目前实验室条件可以做到20mm板材单面焊双面成型，板材越厚，效率优势越明显。
焊接质量更好：相对于电弧焊，复合焊热影响区更小，可减少材料的变形，也相对更为智能化，焊接质量可控；相比于单激光焊接，复合焊桥接能力更好，对间隙容忍度较高。
运营成本更低：激光电弧复合焊接具有更高的熔深，可减少焊材消耗；相对弧焊，前期设备投入相对较高，但后期人力成本、运营成本可大幅下降。
材料适应性更强：复合焊可焊接多种材料，均能获得相对良好的焊缝接头。
也因激光电弧复合焊具备的这些优势，它可适用于多行业焊接应用场景：（1）船舶制造：甲板，舱壁等大型结构件焊接；（2）工程机械及桥梁：钢构、箱梁等结构件的焊接，主要多为T接，角接，以及U肋结构；（3）汽车行业：车身、底板等焊接，材料多为铝合金；（4）轨道交通：车身，转向架等焊接；（5）油气管道：管道、储罐等焊接。
江汉油建公司X80钢材全角度焊接案例，效率为弧焊9倍之多！
在油气管道行业，目前在用的管道全位置轨道小车自动焊技术，因受焊接速度和单层焊接厚度的制约，在保证焊接质量的前提下，焊接能力提升已达极限，而激光电弧复合焊接技术可以打破限制，明显提升焊接效率和质量。为此，锐科激光联合上下游公司，积极探索新应用、新工艺，解决行业痛点，促进行业发展。
图1 RFL－C20000＋弧焊焊机
本项目验证采用锐科高功率RFL－C20000连续激光器和珠海福尼斯弧焊焊机整合的设备进行复合焊接，该款激光器具备光电转换效率高、光束质量高、可靠性好、寿命长、免维护等特点，良好的性能为焊接的稳定性提供了有力保证，其主要性能参数见表1。
焊接材料为项目合作方江汉油建公司提供的管道专用钢材，尺寸为260mm＊450mm＊18．4mm，牌号为X80，其化学成分组成见下表2。
焊前板材进行了独特的坡口设计加工，钝边高度10mm－14mm，在保证焊接质量的同时减少盖面填充量。项目试验通过模拟板材在不同角度的位置姿态，调整相应的焊接工艺参数，从焊接效果来看，各个角度均获得了良好的焊缝成型。
图3 焊接角度示意图
图4 焊接外观成型
图5 打底金相（左）及盖面金相（右）检测结果
图6 射线检测结果
从焊接效率来看，通过合理调配参数，焊接接头质量总体满足行业要求，按照450mm长焊缝计算，复合焊接效率最高可达传统焊接效率的9倍以上，优势非常明显。
结语
本文案例主要描述了武汉锐科高功率连续激光器在激光电弧复合焊接方面一些探索性的研究和应用，在一定程度上为行业应用提供了参考。未来，锐科激光将根据紧跟各行业发展需求，持续推陈出新，在产品性能上不断优化，助力相关行业高质量发展。
