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鋁合金焊接工廠

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詳細信息

鋁及鋁合金的mig焊焊接性良好,如能控制好焊接氣孔缺陷,便可用於鋁制厚壁壓力容器的焊接。

1 母材性能

  鋁的化學活潑性強,與空氣接觸時,會在其表面生成一層致密的al2o3薄膜,這層氧化膜可防止硝算及***的腐蝕,耐腐蝕性好,如加入一些硅、銅、鎂、鋅等合金元素後,可獲得不同性能的合金,鋁合金的抗低溫性能也很好。如鋁鎂合金和鋁錳合金,它們的特點是強度中等,塑性及耐蝕性好,故通常稱為防袛T,焊接性好,是目前鋁合金焊接結構中應用廣的鋁合金材料。特別是機械行業的空分設備,屬深冷技術產品,主要的塔體容器均採用鋁鎂合金,如5083-h112,其抗拉強度rm可達270∼275 mpa。鋁鎂合金也廣泛用於石化產品中,較之不袗在比強度和性價比上有較大優勢,已在空分和石化設備中廣泛使用。以前鋁合金的焊接大都採用手工操作,如手工ya弧焊,但隨著產品設備的越來越大,越來越厚,手工ya弧焊的焊接方法已不再適合了。壁厚30 mm以上的材料,因鋁合金的導熱係數、比熱容等都很大,約比鋼大一倍多,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到母材內部,因此焊接時比鋼要消耗更多的熱量。為獲得的焊接接頭,採用能量集中、功率大的熱源,使焊槍鎢棒容易燒損,需採用預熱,甚至需邊焊邊熱等工藝措施,給焊接時帶來很多麻煩。因此純手工ya弧焊已不再適合較厚的鋁合金材料,直徑大的鋁合金容器,可採用自動mig焊焊接,但如石化產品,往往是壓力高,直徑小,壁厚(30 mm以上)及經過壓制的厚壁容器封頭(因要壓制不宜採用焊接功率大的自動mig焊),採用熔化極半自動ya弧焊可以彌補以上缺陷。

  2 焊接工藝性分析

  2.1 鋁合金mig焊

  熔化極半自動ya弧焊是利用焊絲與工件間產生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中,電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區域在惰性氣體ya或氦的保護下,有效地阻止周圍環境空氣的有害作用。用焊絲作為電極,用ya氣作為保護氣體,電源採用直流反接,使熱量集中,但電弧功率又沒有自動mig焊的大。熔化極半自動ya弧焊有很多優點,操作方便,能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金,特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優勢。但由於鋁及鋁合金對焊接氣孔特別敏感,尤其在使用雜質含量較多的國產焊絲,故用於壓力容器的a,b類承壓焊縫時有的困難。為此筆者成立攻關組,經過反復試驗和研討,終於使問題迎刃而解,並順利應用到產品中。

  2.2 氣孔產生機理及解決措施

  熔化極半自動ya弧焊焊接時產生的缺陷主要是氣孔,而氣孔生成機理是很復雜的。由於鋁與氧的親和力很大,在空氣中極易與氧結合生成致密結實的al2o3薄膜,這層氧化膜還會吸附水份。而產生氣孔的重要因素是氫,屬氫致擴散氣孔,由於鋁及鋁合金的物理本質特徵,使得它們在液態時可溶解相當量的氫,而在固態時幾乎不能溶解,因此在熔池的結晶和冷卻過程中氫無法及時逸出,而殘留在焊縫內形成氣孔。

  2.2.1 氫的來源

  氫的來源有以下幾個方面:在焊材和母材中溶解的氫;焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等;保氣氛中的氫和水份;在保護條件不時卷入電弧氣氛中的空氣所帶有的氫和水分。

  2.2.2 氣孔控制措施

  待焊區的清理工作與否是控制焊接氣孔的基礎,母材坡口及其兩側以及焊絲去油、去污,表面氧化膜需用鏟刀、銑刀等工具予以去凈,使之露出金屬本色;空氣相對濕度宜控制在70%以下,空氣相對濕度較高以及工件壁厚較大時,焊前在焊接區須進行預熱,預熱溫度一般在100 ℃左右;工件壁厚較大時以採用多層焊或多層多道焊為宜;宜選用雜質盡可能少的焊絲(進口焊絲常優於國產焊絲,如牌號為5083母材,可選用er5183,1.6 mm焊絲)和 99.99%的高純亞作為保護氣體。熔化極半自動ya弧焊在條件允許範圍內可以代替手工ya弧焊在鋁制壓力容器中的焊接,特別是小直徑厚壁容器的縱環焊縫和須經壓制的封頭縱焊縫的焊接,經無損檢測可以達到jb/t4730.2─2005ii要求,也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊縫的焊接,經100%著色檢測,可以達到jb/t 4730.5─2005i的要求,在受壓件與非受壓件間的結構件角焊縫的焊接,更有著其明顯的優勢,效率可提高2倍以上。指出,除了設計恰當焊接坡口,選擇已經驗證的合理焊接參數以外,選擇含雜質較少的適配焊絲、適當預熱和焊接區的充分清理都是減少及至杜絕氣孔的有較手段。



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