鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點(diǎn)
1 易氧化
鋁和氧的親和力很強(qiáng)。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(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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 較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容
鋁的導(dǎo)熱系數(shù)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，為得到的焊接接頭，必需采用能量集中，功率大的熱源。
3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要?dú)錃饪?。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(dǎo)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(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。

5A02 飛機(jī)油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件。
5A03 中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來(lái)代替5A02合金。
5A05 焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架。
5A06 焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機(jī)蒙皮骨部件。
5A12 焊接結(jié)構(gòu)件，甲板。

焊接材料
（1）焊絲 鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應(yīng)使對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性(通過(guò)彎曲試驗(yàn))達(dá)到規(guī)定要求，對(duì)含鎂量超過(guò)3％的鋁鎂合金應(yīng)滿足沖擊韌性的要求，對(duì)有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達(dá)到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則：
1）純鋁焊絲的純度一般不低于母材；
2）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近；
3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量一般不低于母材；
4）異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲；
5）不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金(熱處理強(qiáng)化鋁合金)可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等(留意強(qiáng)度可能低于母材)。
（2）保護(hù)氣體 保護(hù)氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時(shí)，采用大于99．9％純氬氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時(shí)，板厚<25 mm時(shí)宜用氬氣；板厚25 mm～50 mm時(shí)氬氣中宜添加10％～35％的氦氣；板厚50mm-75mm時(shí)氬氣中宜添加l0％～35％或50％的氦氣；當(dāng)板厚>75 mm時(shí)推薦采用添加50％～75％氦氣的氬氣。氬氣應(yīng)符合GB／T 4842?995《純氬》的要求。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力不足，不能使用。
(3)鎢極 氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，不易熔化揮發(fā)，電極燒損及尖真?zhèn)€污染較少，但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中加進(jìn)1％～2％氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強(qiáng)，答應(yīng)的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，但釷元素具有一定的，使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中加進(jìn)1.8％～2.2％的氧化鈰(雜質(zhì)≤0.1％)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)定性高，答應(yīng)電流密度大，無(wú)，是目前普遍采用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬，易保持半球形，適用于交流焊接。
（4）焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物，可往除氧化膜。

焊前預(yù)備
(1)焊前清理 鋁及鋁合金焊接時(shí)，焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。
1）化學(xué)清洗 化學(xué)清洗，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件?？捎媒捶ê筒料捶▋煞N?？捎谩⑵?、煤油等表面往油，用40℃～70℃的5％～10％NaOH溶液堿洗3 min～7 min(純鋁時(shí)間稍長(zhǎng)但不超過(guò)20 min)，活動(dòng)凈水沖洗，接著用室溫至60℃的30％HNO3溶液酸洗1 min～3 min，活動(dòng)凈水沖洗，風(fēng)干或低溫干燥。
2）機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí)，常采用機(jī)械清理。先用、汽油等擦試表面以除油，隨后直接用直徑為0.15 mm～0.2 mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨，以免砂粒留在金屬表面，焊接時(shí)進(jìn)進(jìn)熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
工件和焊絲經(jīng)過(guò)清洗和清理后，在存放過(guò)程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜，特別是在濕潤(rùn)環(huán)境下，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中，氧化膜成長(zhǎng)得更快。因此，工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時(shí)間應(yīng)盡量縮短，在天氣濕潤(rùn)的情況下，一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(如超過(guò)24 h)應(yīng)當(dāng)重新處理。
(2)墊板 鋁及鋁合金在高溫時(shí)強(qiáng)度很低，液態(tài)鋁的活動(dòng)性能好，在焊接時(shí)焊縫金屬輕易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象。為了焊透而又不致塌陷，焊接時(shí)常采用墊板來(lái)托住熔池及四周金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開(kāi)一個(gè)圓弧形槽，以焊縫成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型，但要求焊接操縱熟練或采取對(duì)電弧施焊能量嚴(yán)格自動(dòng)反饋控制等工藝措施。
(3)焊前預(yù)熱 薄、小鋁件一般不用預(yù)熱，厚度10 mm～15 mm時(shí)可進(jìn)行焊前預(yù)熱，根據(jù)不同類(lèi)型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100℃～200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。

容器規(guī)范采用的鋁及鋁合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性，JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》中采用的鋁及鋁合金有：
產(chǎn)業(yè)純鋁 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌號(hào)鋁及鋁合金化學(xué)成分和力學(xué)性能，可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
鋁及鋁合金的焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)
(1) 鋁在空氣中及焊接時(shí)極易氧化，天生的氧化鋁（Al2O3）熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)定，不易往除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易天生夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過(guò)程加強(qiáng)保護(hù)，防止其氧化。鎢極氬弧焊時(shí)，選用交流電源，通過(guò)“陰極清理”作用，往除氧化膜。氣焊時(shí)，采用往除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時(shí)，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護(hù)，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清理”。
（2）鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過(guò)程中，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí)，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無(wú)謂消耗于金屬其他部位，這種無(wú)用能量的消耗要比鋼的焊接更為明顯，為了獲得的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源，有時(shí)也可采用預(yù)熱等工藝措施。
（3）鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時(shí)的體積收縮率較大，焊件的變形和應(yīng)力較大，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時(shí)輕易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性答應(yīng)的情況下，可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5％時(shí)熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結(jié)晶溫度范圍變小，活動(dòng)性明顯進(jìn)步，收縮率下降，熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)含硅5％～6％時(shí)可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi條(硅含量4．5％～6％)焊絲會(huì)有更好的抗裂性。
（4）鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，沒(méi)有明顯的光彩變化，焊接操縱時(shí)判定難。高溫鋁強(qiáng)度很低，支撐熔池困難，輕易焊穿。
（5）鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過(guò)程中，氫來(lái)不及溢出，極易形成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來(lái)源。因此，對(duì)氫的來(lái)源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成。
（6）合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降。
（7）母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時(shí)效強(qiáng)化時(shí)，焊接熱會(huì)使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。
（8） 鋁為面心立方晶格，沒(méi)有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過(guò)相變來(lái)細(xì)化晶粒。

空分冷箱內(nèi)塔容器為鋁制容器，容器運(yùn)輸尺寸超長(zhǎng)，為運(yùn)輸方便，通常分成上下兩段運(yùn)輸，安裝時(shí)需在現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊接,但現(xiàn)場(chǎng)的焊接環(huán)境、焊接設(shè)備都不如在制造廠，因此我們從各方面采取措施，焊接質(zhì)量。對(duì)焊接操作人員和檢驗(yàn)人員提出了嚴(yán)格的要求：1）擔(dān)任本設(shè)備焊接的焊工持有經(jīng)國(guó)家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局考核認(rèn)證的操作證；2）焊接質(zhì)檢人員、無(wú)損探傷人員持有國(guó)家相關(guān)部門(mén)考試認(rèn)證的操作證書(shū)；3）其他組對(duì)人員應(yīng)熟知操作步驟、施工技術(shù)要求，配合焊工焊接質(zhì)量。



1、焊接材料及相關(guān)設(shè)施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有質(zhì)量書(shū)或合格書(shū)，質(zhì)量不得低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。材料使用前，應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查和驗(yàn)收；
2）焊絲根據(jù)母材材質(zhì)選用牌號(hào)：鋁鎂合金焊絲ER5183；
3）采用4臺(tái)工藝、性能穩(wěn)定、靈敏度高的大功率WSME—500氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接；
4）選用具有能滿足安裝需要的射線無(wú)損探傷檢測(cè)設(shè)備；
5）現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)有焊材室及烘干、去污設(shè)施，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)焊材的保管、發(fā)放及回收工作。
2、施焊環(huán)境的要求
1）搭建密封的臨時(shí)焊接小棚可以擋風(fēng)、防雨。冬季施工時(shí)，在焊前進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙靥幚恚h(huán)境溫度低于5℃時(shí)，不應(yīng)施焊；
2）氬弧焊焊接時(shí)的風(fēng)速不應(yīng)超過(guò)2m/s；
3）鋁及鋁合金焊接時(shí)，應(yīng)選擇晴朗天氣，周?chē)h(huán)境濕度在80%以下；
4）焊工施焊所用的腳手架要便于焊工操作，并要堅(jiān)固、平整、無(wú)大間隙、不擺動(dòng)。
3、焊接技術(shù)
1）施工順序。塔上、下段對(duì)接坡口加工— 塔下段吊裝就位—塔上段吊裝—組對(duì)—焊縫焊接—射線探傷—不合格焊縫返修—射線探傷—驗(yàn)收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法蘭箍調(diào)整，消除焊口的橢圓度，并焊好襯圈，清除鋁屑。起吊時(shí)，焊口要用塑料布封閉。焊口內(nèi)壁應(yīng)對(duì)齊，當(dāng)壁厚δ≤5mm時(shí)，內(nèi)壁錯(cuò)邊量不應(yīng)大于0.5mm；當(dāng)壁厚δ>5mm時(shí)，內(nèi)壁錯(cuò)邊量不應(yīng)大于0.1δ，且不應(yīng)大于2mm。具體坡口形式，見(jiàn)圖1塔破口加工形式；


3）焊前準(zhǔn)備。（1）氣焊工具二套，作焊前預(yù)熱用；（2）氬氣純度應(yīng)大于99.99%；（3）清理工具：電動(dòng)圓盤(pán)鋸，銼刀，鋼絲刷（輪），電動(dòng)銑刀、刮刀等；（4）楔板修正焊縫錯(cuò)口用；（5）焊件組對(duì)前，用三氯乙烯等除去表面油污，兩側(cè)坡口的清理范圍不應(yīng)小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用銼刀、刮削、銑削或用鋼絲刷清理至露出金屬光澤，注意塔體壁厚減薄不能大于0.5mm；使用的鋼絲刷應(yīng)定期進(jìn)行脫脂處理；（6）焊絲去除油污后，應(yīng)用化學(xué)方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在溫度為70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常溫下浸泡2min，然后用溫水洗凈、晾干并保持干凈清潔；（7）焊件和焊絲清理后在24h內(nèi)使用，如超過(guò)24h，要重新清洗。（8）正式焊前應(yīng)，用試板做好各項(xiàng)工藝參數(shù)的模擬試驗(yàn)，其母材材質(zhì)、工藝條件、焊工、保護(hù)氣均要和正式焊接時(shí)相同;試板長(zhǎng)度不得小于500mm，試板焊接接頭要射線檢測(cè)，應(yīng)符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ級(jí)，焊接試板不合格不得正式焊接。
4）焊接工藝。（1）焊接前，坡口、焊絲及不小于坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的表面，用脫脂劑擦洗干凈，用不銹鋼絲刷清除氧化膜；清理下坡口時(shí)應(yīng)向外刷，清理上坡口時(shí)，下部容器開(kāi)口應(yīng)用塑料布封好，防止鋁屑進(jìn)入容器內(nèi)；（2）焊縫采用手工鎢極氬弧焊雙人單面焊，焊接時(shí)應(yīng)注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接過(guò)程中隨時(shí)檢查垂直度，并利用焊接反變形方法及時(shí)調(diào)整，焊縫應(yīng)不間斷一次性焊完；（3）一周點(diǎn)固焊完畢，間隙會(huì)產(chǎn)生收縮，但起碼要保持3~5mm的間隙。定位焊長(zhǎng)度為40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）當(dāng)環(huán)境溫度小于5 ℃，壁厚大于8mm時(shí)焊前應(yīng)用H01-20焊炬在焊縫坡口二側(cè)均勻加溫到100~200 ℃；因焊件厚度較大，應(yīng)采用多層多道焊；（5）實(shí)際焊接時(shí)的焊接工藝參數(shù)應(yīng)與試板模擬試驗(yàn)基本保持一致，對(duì)于不同的壁厚推薦表1焊接工藝參數(shù)；（6）多層多道焊時(shí)，每焊完一遍應(yīng)用機(jī)械方法清理氧化膜，為焊接質(zhì)量，層間溫度不得超過(guò)65 ℃；（7）焊接過(guò)程中，如點(diǎn)固焊開(kāi)裂，造成錯(cuò)口，應(yīng)停止焊接，經(jīng)修復(fù)后方可繼續(xù)焊接；（8）當(dāng)鎢極出現(xiàn)觸鎢現(xiàn)象時(shí)，停止焊接，將鎢極、焊絲、溶池處理干凈后，方可繼續(xù)；（9）總的施焊原則是：大電流、快速焊；（10）焊縫除未焊透，有裂紋外，應(yīng)盡量減少返修；多次返修會(huì)引起設(shè)備變形和影響焊接接頭的質(zhì)量（很容易產(chǎn)生裂紋），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圓形氣孔）超標(biāo)，應(yīng)由設(shè)計(jì)、和監(jiān)理單位協(xié)商處理，盡量不要返修；（11）焊接返修時(shí)，應(yīng)用機(jī)械方法，將缺陷處鏟除，并按焊接工藝評(píng)定參數(shù)進(jìn)行焊接；同一部位的返修不得超過(guò)兩次，否則要制定措施并經(jīng)技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)；（12）在焊接過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)測(cè)量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完畢并經(jīng)探傷檢查合格后方可拆除；（13）焊接完畢，表面美觀、平整，鱗紋均勻，沒(méi)有表面氣孔、裂紋等缺陷；然后RT檢查，RT應(yīng)不低于JB 4730—94—Ⅱ級(jí)片，PT為Ⅰ級(jí)。


4、塔焊縫返修
塔上下段焊縫射線探傷局部不合格時(shí)，進(jìn)行塔焊縫的局部返修。返修前，用倒鏈吊掛上塔在冷箱骨架上，避免返修焊縫受重力影響。返修焊縫確定缺陷位置后，磨除缺陷，進(jìn)行補(bǔ)焊，直至焊縫質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，焊口返修次數(shù)不準(zhǔn)超過(guò)兩次。
5、技術(shù)安全措施
1）嚴(yán)格執(zhí)行單項(xiàng)工程安全技術(shù)措施中規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)章制度。2）高空作業(yè)一定要系好安全帶。3）焊接過(guò)程中，注意保護(hù)容器，避免損傷容器表面。4）引弧宜在引弧板上進(jìn)行，引弧板和熄弧板的材料應(yīng)與母材相同；5）焊接完畢，用記號(hào)筆在焊縫附近寫(xiě)上焊工號(hào)為探傷做好準(zhǔn)備。6）電焊機(jī)、氬弧焊機(jī)等焊接設(shè)備的機(jī)殼都可靠接地。焊接設(shè)備的安裝、修理和檢查須由電工進(jìn)行，焊工不要私自拆修設(shè)備。7）電焊機(jī)要設(shè)單的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)應(yīng)放在防雨的閘箱內(nèi)，拉合時(shí)應(yīng)戴手套側(cè)向操作。8）更換場(chǎng)地移動(dòng)把線時(shí)，應(yīng)切斷電源，并不得手持把線爬梯登高。9）焊工應(yīng)正確穿戴勞動(dòng)防護(hù)用品，磨削鎢棒時(shí)，應(yīng)戴口罩、手套，磨完后須洗手。敲鏟焊渣和清除鐵銹時(shí)，應(yīng)戴好手套和防護(hù)眼鏡。在潮濕地點(diǎn)工作，應(yīng)站在絕緣膠板或木板上。10）焊接場(chǎng)所有防火設(shè)備，易燃易爆物品距焊接場(chǎng)所至少10m；11）焊工在高空作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格采取預(yù)防措施，防止液態(tài)金屬的飛濺，防止火災(zāi)的發(fā)生或灼傷下面的操作工人；12）氧氣瓶和乙炔瓶應(yīng)小心輕放，安全運(yùn)輸，分開(kāi)放置，并相距5m以上；夏季作業(yè)時(shí)氧氣瓶和乙炔瓶放在涼棚內(nèi)，以防受到烈日曝曬，引起氣體膨脹而發(fā)生爆炸事故；雷雨時(shí)，應(yīng)停止露天焊接作業(yè)。13）焊接區(qū)域應(yīng)放置安全，以免閑人進(jìn)入。14）嚴(yán)格按各工種安全操作規(guī)程施工，嚴(yán)禁作業(yè)。
6、結(jié)束語(yǔ)
塔上下段的組對(duì)焊接是空分焊接施工中的重要焊縫之一，此焊接位置為橫焊，要求焊工既要有過(guò)硬的焊接技術(shù)，又要熟知焊接變形知識(shí)，才能塔體在焊接過(guò)程中的質(zhì)量，同時(shí)也要求每一個(gè)施工人員熟知操作步驟、遵守安全規(guī)程，才能圓滿完成塔容器的組對(duì)焊接工作。

鋁合金越來(lái)越多的用于機(jī)械制造行業(yè). 隨之而來(lái)的是對(duì)鋁合金焊接的要求也越來(lái)越高。目前國(guó)外MIG 焊鋁的技術(shù)工藝日趨成熟, 主要用于全焊接鋁合金游輪、火車(chē)及汽車(chē)箱體、摩托車(chē)架、壓力容器、軌道交通、工作平臺(tái)及飛機(jī)等。



這里僅介紹基本的鋁合金知識(shí)和MIG焊技巧 (所有材料牌號(hào)參照AWS 標(biāo)準(zhǔn))。



1.鋁合金分類(lèi)及對(duì)應(yīng)焊材



1.1. 純鋁 (1xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 鋁銅合金 (2xxx 系列), 可焊性較差, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 鋁錳合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER5356
1.4. 鋁硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊絲 (4043、4047)
1.5. 鋁鎂合金 (5xxx 系列), 高強(qiáng)度, 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356、ER5183 等
1.6. 鋁鎂硅合金 (6xxx 系列), 應(yīng)用廣, 可焊性好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 鋁鋅合金 (7xxx 系列), 高強(qiáng)度, 用于飛機(jī)制造業(yè), 可焊性很差易裂, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它鋁合金 (8xxx 系列), 可焊性很差

氣孔產(chǎn)生原因：鋁焊接氣孔主要是氫進(jìn)入焊接熔池而形成的。氫來(lái)源有：材料、焊絲、保護(hù)氣體、送絲機(jī)構(gòu)、焊工的手套和環(huán)境濕度太高等，如焊絲被污染、材料及焊絲本身的氧化膜、送絲機(jī)構(gòu)上有油污或汗?jié)n等。預(yù)防措施：
6.1.1材料及焊絲內(nèi)的含氫量≤0.4mL /100g；
6.1.2 被焊件表面應(yīng)去除油污及氧化膜，存放時(shí)間不超過(guò)4h。表面清理后應(yīng)用干燥、潔凈、不起毛的物件覆蓋坡口及兩側(cè)；
6.1.3 焊絲盡量使用拋光焊絲，不然處理方法同上；
6.1.4 保護(hù)氣體內(nèi)雜質(zhì)含量：H2≤0.001%；O2≤0.02%；N2≤0.1%；H2O≤0.02%；
6.1.5保護(hù)氣體管路：一般采用不銹鋼管或銅管，軟管采用塑料管而不能用橡膠等易吸水的軟管；焊前應(yīng)檢查冷卻水管道，確保不會(huì)漏水；當(dāng)環(huán)境濕度很大時(shí)，應(yīng)對(duì)保護(hù)氣體進(jìn)行加熱對(duì)管路進(jìn)行吹掃；
6.1.6 送絲機(jī)構(gòu)：不得有油污，送絲管采用聚四氟乙烯管或尼龍，并焊前清理管內(nèi)污染和冷凝水；
6.1.7現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境：溫度不宜超過(guò)25℃，相對(duì)濕度不超過(guò)50%，保持環(huán)境清潔；
6.1.8焊工：工作服裝盡量是白色的，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清理污染。焊時(shí)注意汗水和油漬不要再次污染焊件；
6.1.9 在焊前都應(yīng)在試板上試焊，以便檢查保護(hù)氣體和管路是否合格。
6.1.10 焊接工藝上預(yù)防措施：用雙面焊代替單面焊；每道焊縫薄時(shí)比厚時(shí)有利于氣孔逸出；大直徑焊絲有利于減少氣孔；焊前預(yù)熱、焊后緩冷；降低電弧電壓、電流、降低焊接速度，有利于減少氣孔。
6.2 裂紋產(chǎn)生原因：材料焊接性較差；選擇焊絲時(shí)沒(méi)考慮抗裂性；結(jié)構(gòu)的拘束度過(guò)大。預(yù)防措施：
6.2.1 對(duì)焊接性較差的鋁材在焊接前應(yīng)考慮其抗裂性而不能只考慮強(qiáng)度；必要時(shí)可考慮對(duì)焊件進(jìn)行退火后焊接，焊后再淬火時(shí)效。
6.2.2 選擇抗裂紋性好的焊絲，如含Si等低熔點(diǎn)元素的焊絲。
6.2.3 盡量減少焊接接頭的拘束度，合理安排焊接順序，讓焊縫能夠有橫向收縮余量，以減小焊接應(yīng)力。沒(méi)有必要定位焊的就不要焊定位焊，能雙面定位焊的就不要單面定位焊。
6.2.4 盡量面焊為雙面焊。
探傷要求：
1.封頭拼縫焊后應(yīng)進(jìn)行RT，成形后再按規(guī)定RT或PT。
2.A、B類(lèi)焊縫一般進(jìn)行RT。
3.容器上的C、D類(lèi)焊接接頭進(jìn)行PT。
4.鋁材表面補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行PT。
5.鋁卡具和拉筋的臨時(shí)固定連接焊縫拆除后的焊痕等進(jìn)行PT。
6.其他圖樣要求探傷的部位。

5183（鋁焊條／鋁焊絲）特性如下：主要元素合金有：鎂、錳、鉻。不可以熱處理，熔化溫度為：579℃～638℃，抗腐蝕能力：A（Gen）A（Sc c ），，密度：2.66克／㎝3，陽(yáng)極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發(fā)明，用于5083及類(lèi)似的高強(qiáng)度的鋁合金材料的焊接，它的焊接強(qiáng)度要5356.


鋁和鋁合金管焊接特點(diǎn)和方法
鋁合金由于重量輕、強(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)。濮陽(yáng)中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有：5083、5183、5A02相當(dāng)于舊牌號(hào)中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過(guò)程中，易出現(xiàn)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(rèn)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(qiáng)。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(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)熱系數(shù)和比熱容 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)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?dú)錃饪?。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(dǎo)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(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(yīng)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(dǎo)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(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(dǎo)致燒穿或嚴(yán)重塌陷。 3 焊前準(zhǔn)備

焊接要求：
1.持證焊工應(yīng)按焊接工藝文件和其它文件焊接。



2.在焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)采取有效防護(hù)措施，否則不準(zhǔn)施焊：
1) 焊接環(huán)境不清潔，有灰塵、煙霧；
2) 焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s；
3) 焊接環(huán)境相對(duì)濕度大于80%；
4) 下雨、下雪的室外作業(yè)；
5) 焊接溫度低于5℃；



3.鋁材產(chǎn)品焊接設(shè)在的場(chǎng)地，場(chǎng)地應(yīng)鋪設(shè)橡膠或絨布；焊接時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和門(mén)窗以避免影響氣體保護(hù)效果。



4.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流，以便產(chǎn)生陰極霧化的作用；熔化極氬弧焊則用直流反接。當(dāng)由于設(shè)備所限采用直流焊接時(shí)，焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰，這時(shí)可用鋼絲刷或抹布擦去。對(duì)焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。



5.焊前預(yù)熱：由于鋁材導(dǎo)熱性能很強(qiáng)，因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時(shí)，焊前都應(yīng)預(yù)熱，但不超過(guò)100℃，焊時(shí)層間溫度也不超過(guò)100℃?？梢暰唧w情況用火焰或遠(yuǎn)紅外線板進(jìn)行加熱。



6.在焊接過(guò)程中焊絲的填入點(diǎn)不應(yīng)位于電弧正下方，而應(yīng)位于熔池邊部，距電弧中心線約0.5~1.0mm處，焊絲填入點(diǎn)不得熔池表面或在電弧下橫向擺動(dòng)，以避免影響母材熔化，破壞氣體保護(hù)而使金屬氧化；焊絲回撤時(shí)勿使焊絲未端露體保護(hù)區(qū)外，以免焊絲未端被氧化后再度送進(jìn)時(shí)隨之帶入熔池。焊接時(shí)若鎢極碰到焊縫金屬應(yīng)立即停止焊接，用金屬磨頭清除污染，并修磨鎢極；無(wú)論焊前還是焊接過(guò)程中，都應(yīng)先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。



7. 一條焊縫應(yīng)盡量一次焊完，不得已中途停焊后重新焊接時(shí)，應(yīng)重疊10~20 mm。多層焊縫在進(jìn)行下一道焊縫前，對(duì)前道焊縫進(jìn)行表面顏色檢查，只允許銀白色；并清除表面污染、夾渣等缺陷?；】討?yīng)填滿，接弧處應(yīng)熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法：收弧時(shí)勻速抬高電弧，同時(shí)加速填充焊絲，直至電弧熄滅，使熄弧處焊縫局部凸出，必要時(shí)打磨超標(biāo)的余高。在焊機(jī)上有衰減裝置時(shí)，此熄弧方法效果更好。



8.A、B類(lèi)接頭焊縫的余高、余高差及寬度差下表 mm：
焊縫位置
焊縫余高
焊縫余高差
焊縫寬度差

鎢極氬弧焊
熔化極氬弧焊
手工焊、半自動(dòng)焊
自動(dòng)焊、機(jī)械化焊

平焊
0~3
0~5
0~2
0~3
0~2

除平焊外的其他焊縫位置
0~4
0~5
0~3
0~3
0~2




9.接管與殼體的D類(lèi)焊縫當(dāng)殼體厚度≤12mm時(shí)，一般應(yīng)將殼體扳邊對(duì)接焊，扳邊高度為25~30mm。



10.C、D類(lèi)接頭的焊縫厚度t，在圖樣上無(wú)其他規(guī)定時(shí)，應(yīng)不小于組成角焊縫兩邊構(gòu)件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍，且不應(yīng)小于3mm，在一般情況下不超過(guò)10 mm（按下圖）；在襯里或復(fù)合板復(fù)合采用蓋板搭接角焊縫時(shí)，蓋板厚度構(gòu)成了角焊縫的一側(cè)邊長(zhǎng)度L2一般較薄，使得焊腳長(zhǎng)度受到側(cè)邊長(zhǎng)度的限制，當(dāng)L2≤4mm時(shí)，應(yīng)要求t≥0.7 L2。



11.C、D類(lèi)接頭的焊縫與母材應(yīng)呈圓滑過(guò)渡。



12.焊縫和熱影響區(qū)表面應(yīng)進(jìn)行檢查，不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷，焊縫外不應(yīng)有打弧點(diǎn)。



13.鋁材壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應(yīng)大于0.5mm，咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不應(yīng)大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的10%。



14.換熱器換熱管焊接順序：管板組裝（換熱管預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)不少于4mm，以便后面的機(jī)加工）；管端及管板清理；一端脹管；焊接一面管板；機(jī)加工未焊換熱管管端；脹管；管端及管板清理；焊接未焊一面的換熱管。焊接時(shí)層一般不加絲焊（層是否進(jìn)行PT或氣密性檢測(cè)按規(guī)定），但其它層應(yīng)加絲焊。



15.鋁焊接應(yīng)注意坡口鈍邊較大，一般為2~6mm。對(duì)有墊板的接頭，鈍邊可適當(dāng)減小。當(dāng)鋁板較薄時(shí)，對(duì)接焊都應(yīng)考慮扳邊對(duì)接焊，如當(dāng)≤3mm考慮扳邊和不加絲焊。鋁焊接可采用雙面同時(shí)焊，背面加絲或不加絲視具體情況而定。