13513730553
淺談鋁和鋁合金管焊接特點(diǎn)和方法
1、鋁和鋁合金管焊接特點(diǎn)和方法
鋁合金由于重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無(wú)磁性、成形性好及低溫性能好等特點(diǎn)而被廣泛地應用于各種焊接結構產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結構重量可減輕50 %以上。因此，鋁及鋁合金除廣泛的應用于航空、航天和電工等領(lǐng)域外，同時(shí)還越來(lái)越多的應用于石油化學(xué)工業(yè)。但是鋁及鋁合金在焊接過(guò)程中，易出現氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問(wèn)題。此類(lèi)材質(zhì)是被公認為焊接難度較大的被焊接材料，特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此，解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。?
?2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點(diǎn)?
? ? ? ?2.1 易氧化 ? ?鋁和氧的親和力很強。在常溫下，鋁表面就能被氧化成厚度約0.1～0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密，能防止金屬的繼續氧化，對自然防腐有利，但它給焊接帶來(lái)了困難，這是由于氧化鋁的熔點(diǎn)(2050℃)遠遠超過(guò)了鋁的熔點(diǎn)(600℃左右)，比重約為鋁的1.4倍。在焊接過(guò)程中，會(huì )阻礙金屬之間的熔合，易形成夾渣，而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份，焊接時(shí)會(huì )促使焊縫生成氣孔。?
? ? ? ? 2.2 較大的導熱系數和比熱容 ? ?鋁的導熱系數約為鋼的四倍，因此，焊接鋁材管時(shí)，比鋼管焊接要消耗更多的熱量，為得到高質(zhì)量的焊接接頭，必需采用能量集中，功率大的熱源。
??
? ? ? ??2.3 易形成氫氣孔?鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態(tài)時(shí)能大量吸收和溶解氫，在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g，而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g，前后相差近20倍。鋁的導熱系數很大，在相同的焊接工藝條件下，其冷卻速度為鋼的4～7倍，使金屬結晶加快，焊接熔池在快速冷卻過(guò)程中，氫的溶解度急劇下降，此時(shí)析出大量過(guò)飽和氣體，氫氣來(lái)不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此，在焊接鋁材時(shí)，焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。
? ? ? ? 2.4 易形成熱裂紋 ??鋁的線(xiàn)膨脹系數和結晶收縮率比鋼大約一倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形和應力，加上某些雜質(zhì)或合金元素的不利影響，在剛性較大的接頭中將導致產(chǎn)生裂紋。
? ? ? ?2.5 燒穿和塌陷 ? ? ?鋁及鋁合金由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)時(shí).由于沒(méi)有明顯的顏色變化，所以，不易判斷熔池的溫度。焊接時(shí)，常因溫度過(guò)高不易被察覺(jué)而導致燒穿或嚴重塌陷。 3 焊前準備 ?
3、坡口加工采用機械加工法?
? ? ? ?加工后的坡口表面應平整、無(wú)毛刺和飛邊。坡口的形式一般為V型，無(wú)鈍邊，坡口角度70～75℃為宜。不同壁厚的對接焊應有14O的過(guò)渡段。?
? ? ? 3.1焊前準備?
? ? ? ?焊前將焊絲、焊管坡口及其坡口內外各30～50mm范圍內的油污和氧化膜清除掉，清除順序和方法如下：用丙酮或四氯化碳等有機溶劑去除表面油污，坡口內外兩側清除范圍應不小于50mm。清除油污后，焊絲采用化學(xué)法，坡口易采用機械法，試管也采用化學(xué)法清除表面氧化膜。機械方法，是坡口及其附近表面可用銼削、刮削、銑削或用0.2mm左右的不銹鋼絲刷清除至露出金屬澤，兩側的清除范圍距坡口邊緣應不小于30mm，使用的工具定期脫脂處理?；瘜W(xué)法。是用約70℃ 5～10%的NaOH溶液浸泡30～60秒后，或用常溫5～10%的NaOH溶液浸泡3分鐘。接著(zhù)用約15%的HNO3(常溫)浸泡2分鐘左右后用溫水清洗?；蛴美渌疀_洗，再使其完全干燥。對已經(jīng)可靠表面處理、并未被氧化或受污染的焊絲，不再進(jìn)行上述處理可直接使用。清理好的坡口及焊絲，在焊前不應再被玷污，若無(wú)有效的防護措施，應在8小時(shí)內施焊。否則應重新進(jìn)行清理。管道組對時(shí)，應做到內壁平齊，無(wú)毛刺、粒屑，其錯邊量應符合b≤0.5mm。內部不加襯圈焊口，要求間隙盡可能等于零，特別是仰焊部位，管內壁應倒1～1.5mm的圓角。
?
? ? ? 3.3焊機的注意事項及其它 ? 焊機必須是交流TIG焊機，具有陡降的外特性和足夠的電容量。并且有參數穩定、調節靈活和安全可靠的使用性能，還應具有引弧、穩弧和消除直流分量裝置，焊機上電流、電壓表應經(jīng)計量部門(mén)鑒定合格，焊機在使用前，先檢查接地是否完好，冷卻水路和氣路是否暢通，其各項功能須確保能正常工作。焊接場(chǎng)所應保持清潔。除應有防風(fēng)、防雨雪設施外，還應保證焊接時(shí)的相對濕度≤80%，環(huán)境溫＞5℃。 ?
??4 、焊接工藝?
? ? ? 4.1焊接材料的選擇?
? ? ? 焊絲原則上選擇與母材成分相同的鋁及鋁合金焊絲或板條。氬氣純度＞99.95%，盡量選用大直徑焊絲。在A(yíng)l-Mg系鋁合金的弧焊中，通常都是推薦使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊條，對Al-Cu系鋁合金則推薦用01201和01217。
? ? ? 4.2 ?組對與點(diǎn)固焊?
? ? ? 由于鋁及鋁合金管導熱快、熔池結晶快，所以.組對時(shí)不留間隙、鈍邊，應避免強制進(jìn)行，以減少焊接后產(chǎn)生較大的殘余應力，定位焊縫長(cháng)度10-15mm為易。定位焊位置在管的7點(diǎn)、9點(diǎn)、12點(diǎn)處。定位焊焊縫常做為正式焊縫保留，因此發(fā)現問(wèn)題應及時(shí)處理。焊前對定位焊表面黑粉、氧化膜進(jìn)行清除，并將兩端修成緩坡型。焊件不需要預熱.焊前在試板上試焊，當確認無(wú)氣孔后再進(jìn)行正式焊接。采用高頻引弧，起弧點(diǎn)應越過(guò)中心線(xiàn)20mm左右，并停留不動(dòng)約2-3秒。然后在保證焊透的情況下，采用大電流、快速焊。焊絲不擺動(dòng)，焊絲端部不應離開(kāi)氬氣保護區。如離開(kāi)氬氣保護區.焊絲端部應剪掉。焊絲與焊縫表面的夾角宜在15O右。焊槍與焊縫表面的夾角宜保持在80O～90O之間。為增大氬氣保護區和增強保護效果，可采用大直徑焊槍瓷嘴，加大焊槍氬氣流量。當噴嘴上有明顯阻礙氬氣氣流流通的飛濺物附著(zhù)時(shí)。必須將飛濺物清除或更換噴嘴。當鎢**端部出現污染，形狀不規則等現象時(shí).必須修整或更換。鎢**不宜伸出噴嘴外。焊接溫度的控制主要是焊接速度和焊接電流大小的控制。試驗結果表明，大電流、快速焊能有效防止氣孔的產(chǎn)生。這主要是由于在焊接過(guò)程中以較快速度焊透焊縫，熔化金屬受熱時(shí)間短，吸收氣體的機會(huì )少。收弧時(shí)，注意填滿(mǎn)弧坑,縮小溶池,避免產(chǎn)生縮孔,終點(diǎn)的結合處應焊過(guò)20~30mm。?；『?，要延遲停氣6秒?？尚D的鋁及鋁合金管對接平焊時(shí).焊炬應處于稍帶上坡焊位置。這樣有利于焊透。厚壁管子底層焊時(shí)?？刹惶罴雍附z。但以后的焊層需加焊絲。?
5 焊接檢驗?
? ? ? 按HGJ222--92《鋁及鋁合金焊接技術(shù)規范》對所有焊縫進(jìn)行表面和射線(xiàn)探傷檢查。?
6 實(shí)施效果?
? ? ? ? 采用上述焊接工藝，實(shí)際的焊接施工中氣孔和燒穿問(wèn)題得到了有效的解決。焊接探傷合格率達到了97%。當然還存在背面成型問(wèn)題，這主要依靠操作者的感覺(jué)，對操作者的技術(shù)要求較高。
