铝合金阀门手工钨极氩弧焊技术研究.doc

铝合金阀门手工钨极氩弧焊技术研究维普资讯 一 一 阀门 年第 期文章编号 ： （ ） 铝 合金 阀 门手 工钨 极 氢弧 焊技 术 研 究杨 志 中（ 广东 明珠 集团股份 有限公司 ，广东 兴宁 ） 摘要介 绍 了铝合 金 的分 类及 其特性 。给 出 了 铝 合金 阀 门焊接 设备 的选 用及 其 焊接 方 法 与工 艺。 关 键词 铝 合金 ；阀 门 ；手 弧 焊 ；氩 弧 焊 文献 标识 码 ： 中 图 分 类号 ： （ 。 ） ， ， ： ： ； ； ， 概述铝 合 金材 料 在 现代 工 业 生产 中应用 十 分 广泛 ， 尤其 在 空气 分 离 装 置 等 低 温 状 态 （ 一 ） 不会 出现低 温脆性 ，保 证管 材或 阀 门的强 度和使 用 寿命 ，是一 种较 常 用 的工 艺 管 材 及 阀 门主 体 材 料 。 由于 铝合 金材 料本 身的特 点 以及 空分 装置 生产 工艺的特 殊 性 ， 决 定 了铝 合 金 管 道 的 清 洗 、 脱脂 、加工 、组装 及 其 焊 接 工 艺 和 要 求 与 一 般 碳 钢 材 料 不同。某些 方 面较碳 钢难 度大得 多 。铝合 金主 要有变形 铝合 金和 铸造铝 合金 。变 形铝 合金有 防锈 铝合金 和硬铝 、锻 铝及超 硬铝 合金 ， 防锈铝 合金有 铝镁 合 金 （ 、 等 ）和 铝 锰 合 金 （ 、 、 ）等 。铝 镁合 金 的 焊接 性 能 及 低 温 状 态 下 的力学性 能 良好 ， 因此 在 空分 装置 及 低温 阀门 中得 到 了广 泛使 用 。 阀体 （ ） 接管 （ ） 图 角式截止 阀焊接部位 焊接 特 点 （ ）铝在 空气 中及焊 接 时极 易氧化 ，生 成的氧 化铝 （ ）熔 点高 ， 非 常稳 定 ， 不 易 去 除，阻 碍母材 的熔 化和熔 合 。氧化 膜 的密度大 ，不 易浮 出 表面 ，易产 生夹 渣 、未 熔 合 、未 焊透 等缺 陷。铝材 的表 面氧 化膜会 吸 附大量 的水分 ， 易使焊缝 产 生气 孔 。焊接 前应采 用 化学或 机械方 法 进行严 格表 面清 理 。清 除其表面 氧 化膜 。在焊 接过 程加 强保护 ， 防 止 其氧化 。钨 极氩 弧焊 时 ，选 用交 流 电源 ，通 过 阴 极 清理 作用 ，去除 氧化膜 。 角式 截止 阀的焊 接 设 备选 用 铝 合金 材料 的焊接 一般 采用熔 化极 自动钨 极 氩 弧焊 、熔化 极半 自动 钨极氩 弧焊 、手 工钨极 氩弧 焊等方 法。 图 所 示 为 低 温 角 式 截 止 阀 阀 体 焊 接部 位 ，其 焊接 部位 主要 为空 间相贯 线 ，适用 于手工 钨极氩 弧焊 的方 法 。 作者简介：杨志中 （ 一） ，男，广东兴 宁人，助理工程师，从事阀门工艺工装设计及新产品开发工作。 维普资讯 年第 期阀门一 一 （ ）铝及 铝合 金 的热导 率和 比热容 均约 为碳 素 钢 和低 合金 钢 的 倍 多。铝 的热 导率 则是 奥 氏体 不锈钢 的 几倍 。在 焊 接 过 程 中 ，大 量 的热 量 被 迅 速 传导到 基体 金属 内部 ， 因而 焊 接 铝及 铝 合 金 时 ， 能量 除消耗 于熔 化金 属熔 池外 。还要 有更 多 的热量 消耗于 金属 其他 部 位，这 种无 用能量 的消耗要 比钢 的焊接 更 为 明显 ，为 了获 得高 质量 的焊接 接 头 ，应 当尽 量采 用 能量集 中 、功率 大 的能源 ，有时 也 可采 用预 热等 工艺 措施 。 合 金钢 的 倍 。 铝凝 固时 的体积 收缩 率较 大 ，焊 件的变形 和应 力较 大 ，因此 ，需 采取 预 防焊 接变 形 的措施 。铝焊 接熔 池 凝固时 容易产 生 缩孔 、缩松 、热 裂纹及 较 高的 内应 力，可 采用调 整 焊丝 成分与 焊接 工艺 的措 施 防止热 裂纹 的产 生。在 耐蚀性 允许 的情 况下 ，可 采用铝 硅 合金焊 丝 焊接 铝 合 金 阀 门。 在铝 硅合 金 中含 热裂 倾 向较 大 ，随 着硅 时 含 量增加 ， 合金结 晶温度 范 围变 小， 流动性 显著提高 。收缩 率下 降 ，热裂 倾 向也相应 减 小。 表 典 型 铝 合 金 焊 丝 的 成 分 及 性 能 （ ）铝及 铝合 金 的线膨 胀 系数约 为碳 素钢 和低 根 据 表 生产 经 验 。 当含 可 及 时不产 生 热 裂 。 因 而 选 用 焊 丝 即 或 时，抗 裂性 好 ，通用性 大 。 后 残渣对 接头 的腐 蚀 ，氩 气 流对 焊 接 区域有 冲 刷 、 保 护作 用 ，使焊接 接头 冷却 加快 ，从而 改善 了接 头的组 织和性 能 。 （ ）钨 极氩 弧 焊 用 的 钨极 材 料 有 纯 钨 、钍 钨 、 焊 接方 法 （ ）铝 合金 焊接设 备 采用交 流钨 极手 工氩 弧焊 机 。在 使用 前 ，对 焊接 设 备 进 行 全 面 检查 和 调 试 ， 保 证 水 、气 无 泄漏 、无 阻塞 ，电流 稳定及 高频 引弧铈 钨 和锆钨 种 。纯 钨极 的熔 点和沸 点高 ，不 易熔 化挥 发 ，电极烧 损及尖 端 的污染 较少 ，但 电子发 射 能力 较差 。在 纯 钨 中 加入 氧 化 钍 的 电极 为钍 钨极 ，电子 发 射 能 力强 ，允 许 的 电流 密度 高 ， 电弧燃烧 较稳 定 。钍 元 素具有 一定 的放 射性 ，使用 时 应采取 适 当的 防护措 施 。在 纯 钨 中加 入 正常 ，氩气 纯 度必 须不 低 于 。 焊接 环 境 的湿度 不 超 过 ，并 应 有 防 水 、 防风 措 施 。清 洁 的焊 丝和 接 口是保 证焊 缝质 量 的前提 。 （ ）铝 合金焊 丝使 用前 要进 行清 洗 。一般 处理 过程 为 ：丙酮 除 油 一 碱 洗 一 清 水 冲 洗 一 中 和一 烘 干 。接 口边 缘一 般用 电动 刮刀将 接 口两侧 各 内的氧 化膜 除去 ，清 理后 不得 再接 触脏物 ， 并尽 可 的氧化 铈 （ 质 杂 ）的 电极 为铈 钨 极 。 铈 钨极 电子 逸 出功低 ，化学 稳定性 高 ，允许 电流 密 度大 ，无放 射性 ，是 目前 普遍采 用 的 电极 。锆钨 极 可 防止 电极污 染基体 金属 ，尖 端 易保持半 球形 ，适 用 于交流 焊接 。 焊 接工艺 能 当天 施焊 ，如 隔天 焊接 需用 不锈 钢刷 除去 新 的氧化膜 。氩 弧焊是 焊接 铝 合金 较完善 的焊 接方 法 ，氩 弧焊 可利 用氩 离子 的 阴极 破 碎作用 ，有 效地 去 除熔 池表 面 的氧化 铝薄 膜 ，焊 接 时无熔 渣 ，不会 产 生焊（） 引弧 时 ，钨棒 与工 件采 用不接 触 引弧 ，不 得 在母 材或焊 缝 区直接 进行 。应 将钨极 在 引弧 板上维普资讯 一 一 阀门终点 与起 点重合 。 年第 期燃烧 炽热 后 ，再 到焊 缝处 引弧 。 因为冷 的钨棒 极 易引起 爆破 喷钨造 成熔 池夹 钨 ，影 响焊缝质 量 。 （ ）熄弧 操作 正确 与否 直接 影响焊 缝质 量和成 型 美观 。熄弧 时 ，应将 弧坑 填满 ，缩 小熔 池 ，避 免 产 生缩孔 ，施 焊 终 点 与 起 点 的结 合 处 应 重 合 （ ）操 作 时应 使焊枪 、焊 丝 、焊 口三 者处 于合 适 的空 间位置 。 （ ）搭铁 线应 牢 固夹在工 件上 ，不得 松动 ， 引 起 电弧 ，擦伤 工 件 表 面 。铝 合金 管 道焊 接 完 成 后 ， 应先 进行 焊缝 质量 的外观 检查 。焊缝 应与 母材 表面 圆滑过 渡 ，其表面 不得 有 裂纹 、未熔合 、气孔 、氧 化物 、夹渣及 过烧 等缺 陷 。焊缝余 高 、焊 缝 咬边深 度 、表 面 凹陷 、角焊缝 的焊 角高 度等均应 符合 规范 要求 。焊 缝经 过 外 观 检 查 合 格 后 ，方 可进 行 光 射 线探 伤 。 结语（ ）送 丝操作 、焊丝 的添 加和焊枪 的运 行动 作 应 合理 配合 。焊 口表 面 尚未达到 熔化 温度 时，焊 丝 的末端 不 应处于 电弧 区 的氩气保 护层 内。待 熔 池加 热到 一定 的温度 ，处 于流 动状 时 ，立 即将焊 丝送 入 熔 池 。熔 池宜小 些 ，送 丝速 度可快些 ，尤其 是 不加衬 圈的焊 口。在局 部有 间隙 时，则送 丝速 度要 更快 些 ，连续 推送 ，否则 易造 成烧 穿 。 （ ）在定 位焊 和开始 焊 接时 ，必须保 证不 烧焦 或烧熔 不 锈钢 垫 环 。在 引 弧 时不 宜 直 接 指 向垫 环 ， 我公 司开发 的 空分 装 置 低 温 角 式截 止 阀，采用 了 防锈 铝 合 金 材 料 ，该 阀 在 焊 接 试 制 中采 用 了手 工钨 极氩 弧焊工 艺和 有关 技术 。该阀试 制完 成后 ，经 低温试 验 和密封性 能试 验 ，各项应 偏 向一侧 或者对 准放 入焊 缝 间隙的焊 丝 。形 成熔池 后 ，就 可 避免垫 环烧 穿 。 指标 均达 到设 计要 求 。 参 考 文 献 陆 陪 文 实 用 阀 门设 计 手 册 北 京 ：机 械 工 业 出 版社 。 （）对 于单面 焊 的第 一 遍 焊 道 必 须保 证 焊透 ， 透过 均 匀 。可观察 熔 池的大 小和 塌落情 况来 判断 是 否 焊透 。并 在适 当时 间 向熔 池送 入焊 丝 ，然后慢 慢移动焊 枪 ，遇 到 有定 位 焊 之 处 ，可适 当拉 长 电弧 ， 放 慢速 度 ， 以保 证焊 透 。 （ ）铝导热快 ，焊接 时需 要 的热 量较 大 ，一般 固定 焊 口底 部 的起焊 点 易产 生未焊透 的现 象 。操作 时稍 拉长 电弧做 预 热动 作 。待 熔 池加热 到一定 温度 于 增 瑞 钨 极 氩 弧 焊 实 用 技 术 北 京 ：化 学 工 业 出 版 社， 盂 庆 森 金 属 材 料 焊接 基 础 北 京 ：化 学工 业 出 版 社 ， 王 晓 谰 焊接 工 实 用手 册 江 西 ：江 西 科 学 技 术 出 版 社 （ 收稿 日期 ： ） 后 ，再 加焊丝 ，后 半 圈的起 点应 盖过前 半 圈。焊缝（ 上接 第 页 ） 配容 易 ，金属 密封 环 的内径公 差仍 为 。配合 公 差更 改后 ， 密 封环 与蝶 板配 合 间 隙较 小 ，抑 制 了受 压 内缩。 同时 ，阀 门检测过 程卸 压时 ， 阀门 密 封处 泄漏 的 问题 也得 到 了解决 。 结语出现泄漏 。由于受 蝶 阀结构 的限 制 ，不 能采 用增 加螺 钉长 度和 数量 的方 法提 高压 紧力 。 从 设计 角度考 虑