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铝合金焊接工厂

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铝及铝合金的mig焊焊接性良好,如能控制好焊接气孔缺陷,便可用于铝制厚壁压力容器的焊接。

1 母材性能

  铝的化学活泼性强,与空气接触时,会在其表面生成一层致密的al2o3薄膜,这层氧化膜可防止硝算及***的腐蚀,耐腐蚀性好,如加入一些硅、铜、镁、锌等合金元素后,可获得不同性能的合金,铝合金的抗低温性能也很好。如铝镁合金和铝锰合金,它们的特点是强度中等,塑性及耐蚀性好,故通常称为防锈铝,焊接性好,是目前铝合金焊接结构中应用广的铝合金材料。特别是机械行业的空分设备,属深冷技术产品,主要的塔体容器均采用铝镁合金,如5083-h112,其抗拉强度rm可达270~275 mpa。铝镁合金也广泛用于石化产品中,较之不锈钢在比强度和性价比上有较大优势,已在空分和石化设备中广泛使用。以前铝合金的焊接大都采用手工操作,如手工ya弧焊,但随着产品设备的越来越大,越来越厚,手工ya弧焊的焊接方法已不再适合了。壁厚30 mm以上的材料,因铝合金的导热系数、比热容等都很大,约比钢大一倍多,在焊接过程中大量的热能被迅速传导到母材内部,因此焊接时比钢要消耗更多的热量。为获得高质量的焊接接头,采用能量集中、功率大的热源,使焊枪钨棒容易烧损,需采用预热,甚至需边焊边热等工艺措施,给焊接时带来很多麻烦。因此纯手工ya弧焊已不再适合较厚的铝合金材料,直径大的铝合金容器,可采用自动mig焊焊接,但如石化产品,往往是压力高,直径小,壁厚(30 mm以上)及经过压制的厚壁容器封头(因要压制不宜采用焊接功率大的自动mig焊),采用熔化极半自动ya弧焊可以弥补以上缺陷。

  2 焊接工艺性分析

  2.1 铝合金mig焊

  熔化极半自动ya弧焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中,电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体ya或氦的保护下,有效地阻止周围环境空气的有害作用。用焊丝作为电极,用ya气作为保护气体,电源采用直流反接,使热量集中,但电弧功率又没有自动mig焊的大。熔化极半自动ya弧焊有很多优点,操作方便,能焊接各种位置的焊缝和不同厚度的铝合金,特别是焊接中厚板容器接管角焊缝更有着明显的优势。但由于铝及铝合金对焊接气孔特别敏感,尤其在使用杂质含量较多的国产焊丝,故用于压力容器的a,b类承压焊缝时有的困难。为此笔者成立攻关组,经过反复试验和研讨,终于使问题迎刃而解,并顺利应用到产品中。

  2.2 气孔产生机理及解决措施

  熔化极半自动ya弧焊焊接时产生的缺陷主要是气孔,而气孔生成机理是很复杂的。由于铝与氧的亲和力很大,在空气中极易与氧结合生成致密结实的al2o3薄膜,这层氧化膜还会吸附水份。而产生气孔的重要因素是氢,属氢致扩散气孔,由于铝及铝合金的物理本质特征,使得它们在液态时可溶解相当量的氢,而在固态时几乎不能溶解,因此在熔池的结晶和冷却过程中氢无法及时逸出,而残留在焊缝内形成气孔。

  2.2.1 氢的来源

  氢的来源有以下几个方面:在焊材和母材中溶解的氢;焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等;保气氛中的氢和水份;在保护条件不完善时卷入电弧气氛中的空气所带有的氢和水分。

  2.2.2 气孔控制措施

  待焊区的清理工作完善与否是控制焊接气孔的基础,母材坡口及其两侧以及焊丝去油、去污,表面氧化膜需用铲刀、铣刀等工具予以去净,使之露出金属本色;空气相对湿度宜控制在70%以下,空气相对湿度较高以及工件壁厚较大时,焊前在焊接区须进行预热,预热温度一般在100 ℃左右;工件壁厚较大时以采用多层焊或多层多道焊为宜;宜选用杂质尽可能少的焊丝(进口焊丝常优于国产焊丝,如牌号为5083母材,可选用er5183,1.6 mm焊丝)和≥99.99%的高纯亚作为保护气体。熔化极半自动ya弧焊在条件允许范围内可以代替手工ya弧焊在铝制压力容器中的焊接,特别是小直径厚壁容器的纵环焊缝和须经压制的封头纵焊缝的焊接,经无损检测可以达到jb/t4730.2―2005ii要求,也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊缝的焊接,经100%着色检测,可以达到jb/t 4730.5―2005i的要求,在受压件与非受压件间的结构件角焊缝的焊接,更有着其明显的优势,效率可提高2倍以上。指出,除了设计恰当焊接坡口,选择已经验证的合理焊接参数以外,选择含杂质较少的适配焊丝、适当预热和焊接区的充分清理都是减少及至杜绝气孔的有较手段。



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