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淺談鋁和鋁合金管焊接特點和方法
1,、鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由于重量輕、強度高,、耐腐蝕性能好,、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上,。因此,，鋁及鋁合金除廣泛的應用于航空、航天和電工等領域外,，同時還越來越多的應用于石油化學工業(yè),。但是鋁及鋁合金在焊接過程中，易出現(xiàn)氧化,、氣孔,、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題,。此類材質(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程中必須解決的問題,。?
?2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點?
? ? ? ?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(xù)氧化,，對自然防腐有利，但它給焊接帶來了困難,，這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠遠超過了鋁的熔點(600℃左右),，比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,，會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，焊接時會促使焊縫生成氣孔,。?
? ? ? ? 2.2 較大的導熱系數(shù)和比熱容 ? ?鋁的導熱系數(shù)約為鋼的四倍,，因此，焊接鋁材管時,，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,。
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? ? ? ??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(shù)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(jié)晶加快,，焊接熔池在快速冷卻過程中，氫的溶解度急劇下降,，此時析出大量過飽和氣體,，氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,，在焊接鋁材時,，焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。
? ? ? ? 2.4 易形成熱裂紋 ??鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)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(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時.由于沒有明顯的顏色變化,，所以，不易判斷熔池的溫度,。焊接時,，常因溫度過高不易被察覺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,、無毛刺和飛邊。坡口的形式一般為V型,，無鈍邊,，坡口角度70～75℃為宜,。不同壁厚的對接焊應有14O的過渡段。?
? ? ? 3.1焊前準備?
? ? ? ?焊前將焊絲,、焊管坡口及其坡口內(nèi)外各30～50mm范圍內(nèi)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(nèi)外兩側(cè)清除范圍應不小于50mm,。清除油污后,，焊絲采用化學法，坡口易采用機械法,，試管也采用化學法清除表面氧化膜,。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(cè)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,。接著用約15%的HNO3(常溫)浸泡2分鐘左右后用溫水清洗,。或用冷水沖洗,，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,，若無有效的防護措施,，應在8小時內(nèi)施焊。否則應重新進行清理,。管道組對時,，應做到內(nèi)壁平齊，無毛刺,、粒屑,，其錯邊量應符合b≤0.5mm。內(nèi)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(nèi)壁應倒1～1.5mm的圓角。
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? ? ? 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(shù)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活和安全可靠的使用性能,，還應具有引弧,、穩(wěn)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。焊接場所應保持清潔,。除應有防風,、防雨雪設施外，還應保證焊接時的相對濕度≤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Al-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 ?組對與點固焊?
? ? ? 由于鋁及鋁合金管導熱快,、熔池結(jié)晶快,，所以.組對時不留間隙、鈍邊,，應避免強制進行,，以減少焊接后產(chǎn)生較大的殘余應力，定位焊縫長度10-15mm為易,。定位焊位置在管的7點,、9點,、12點處。定位焊焊縫常做為正式焊縫保留,，因此發(fā)現(xiàn)問題應及時處理,。焊前對定位焊表面黑粉、氧化膜進行清除,，并將兩端修成緩坡型,。焊件不需要預熱.焊前在試板上試焊，當確認無氣孔后再進行正式焊接,。采用高頻引弧,，起弧點應越過中心線20mm左右，并停留不動約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,，焊絲端部不應離開氬氣保護區(qū),。如離開氬氣保護區(qū).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(qū)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時,。必須將飛濺物清除或更換噴嘴。當鎢**端部出現(xiàn)污染,，形狀不規(guī)則等現(xiàn)象時.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(jié)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程中以較快速度焊透焊縫,，熔化金屬受熱時間短，吸收氣體的機會少,。收弧時,，注意填滿弧坑,縮小溶池,避免產(chǎn)生縮孔,終點的結(jié)合處應焊過20~30mm。?；『?，要延遲停氣6秒,。可旋轉(zhuǎn)的鋁及鋁合金管對接平焊時.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?？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(guī)范》對所有焊縫進行表面和射線探傷檢查,。?
6 實施效果?
? ? ? ? 采用上述焊接工藝,，實際的焊接施工中氣孔和燒穿問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題,，這主要依靠操作者的感覺，對操作者的技術(shù)要求較高,。
