铝及铝合金焊接工艺.doc

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袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄袇袃肁蒆蚀蝿肀薈蒃肈聿芈蚈肄肈蒀蒁羀肇薃螇袆肇节薀螂肆莅螅肁肅蒇薈羇膄蕿螃袃膃艿薆螈膂莁螂蚄膁薄薄肃膁芃袀罿膀莅蚃袅腿蒈袈螁膈薀蚁肀芇芀蒄羆芆莂虿袂芅蒄蒂螈芅芄蚈螄芄莆薀肂芃葿螆羈节薁蕿袄芁芁螄螀莀莃薇聿荿蒅螂羅荿薈薅袁莈莇螁袇羄蒀蚄螃羃薂衿肁羃芁蚂羇羂莄 铝及铝合金管道焊接工艺摘要：铝材具有优异的物理特性和力学性能，其密度低、强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等焊接结构的产品上关键词：铝及铝合金 焊接工艺 管道一、 前言铝合金由于重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 因此，铝及铝合金除广泛的应用于航空、航天和电工等领域外，同时还越来越多的应用于石油化学工业。濮阳中原大化新建空分装置就大量使用了铝镁合金(主要有：5083、5183、5A02相当于旧牌号中的LF2、LF4)。但是铝及铝合金在焊接过程中，易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题。此类材质是被公认为焊接难度较大的被焊接材料，特别是小径薄壁管的焊接更难掌握。因此，解决铝及铝合金的这些焊接缺陷是施工过程中必须解决的问题。我公司在攀枝花新钢钒股份有限责任公司氧气厂液氧液氮冷量互换液化回收放散氧气装置改造残液蒸发器施工项目中就有少量的铝镁合金管道，该工程其中规格为764的管道共100米，其设计温度为-196，设计压力为常压，工作介质为液氧，并且管道材质为铝镁合金，这类特殊材质管道以前我公司未施工过,所以还没有完善和成熟的焊接工艺及经验可以借鉴。因此为了保证焊接质量，选用了不同的焊接材料和焊接工艺进行了焊接工艺评定试验，为现场施焊提供了可靠的焊接工艺数据。二、课题技术研究过程及方法1、课题技术研究计划本次试验对象：氧气厂液氧液氮冷量互换液化回收放散氧气装置改造铝镁合金管道焊接时 间：8个月管道有关参数表：管道规格数 量管道材质工作压力工作温度工作介质764100米铝镁合金常压-196液氧2、试验目的及意义本焊接工艺贯彻实施后，能熟练掌握铝及铝合金管道的预热、焊接、层间温度、焊后缓冷、焊缝及管道的热处理等所有工序及每个工序的具体要求及参数。保证所有管道焊缝射线照相检验质量不低于现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98规范的表11.3.2中的级标准。一次试车合格率100%，质量、安全零事故。通过本次科技立项的实施,使我公司的管道施工综合能力能得到很大的提高,填补了我公司在铝及铝合金焊接技术方面的空白，优化生产工艺，提高劳动生产率，为公司创造良好的社会效益和经济效益。3、铝及铝合金的焊接特点 (1) 铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，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。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。（2）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两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能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，还要有更多的热量无谓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显著，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。（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。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。生产中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除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5时热裂倾向较大，随着硅含量增加，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。根据生产经验，当含硅56时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量456)焊丝会有更好的抗裂性。（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。4、 焊接工艺4.1焊接材料的选择 焊丝原则上选择与母材成分相同的铝及铝合金焊丝或板条。氩气纯度9995，尽量选用大直径焊丝。在Al-Mg 系铝合金的弧焊中，通常都是推荐使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr63、1557、1577 焊条，对Al-Cu 系铝合金则推荐用01201 和01217。4.2 焊前准备(1)焊前清理 铝及铝合金焊接时，焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量，如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。1）化学清洗 化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油，用4070的510NaOH溶液碱洗3 min7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min)，流动清水冲洗，接着用室温至 60的30HNO3溶液酸洗1 min3 min，流动清水冲洗，风干或低温干燥。2）机械清理 在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时，常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15 mm0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷，刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨，以免砂粒留在金属表面，焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。工件和焊丝经过清洗和清理后，在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下，在被酸、碱等蒸气污染的环境中，氧化膜成长得更快。因此，工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短，在气候潮湿的情况下，一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低，液态铝的流动性能好，在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽，以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型，但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热，厚度10 mm15 mm时可进行焊前预热，根据不同类型的铝合金预热温度可为100200，可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。4.3 焊接工艺参数 铝及铝合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，见下表。表 铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数焊件厚度(mm)焊丝直径（mm）钨极直径（mm）预热温度（）焊接电流（A）氩气流量(L/min)喷嘴孔径（mm）焊接层数（正面/反面）备 注11.5234568101214161820162022251.61.62.022.523334445454556565656565622233445555656666667100100150150200180200200220200240200260200260200260406050809012015018018020018024024028016032028034030036034038034038036040036040030038036040079798128121015101516201620162018222024202425302530253030358881281281210121416141614161620162016201620202216202022正1正1正1正112/112/112/12/134/1234/1234/1245/1245/1245/1223/2334/34卷边焊卷边或单面对接焊对接焊Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接双V形坡口对接双V形坡口对接焊接电流为交流电4.4组对与点固焊 由于铝及铝合金管导热快、熔池结晶快，所以组对时不留间隙、钝边，应避免强制进行，以减少焊接后产生较大的残余应力，定位焊缝长度10-15mm为易。定位焊位置在管的7点、9点、12点处。定位焊焊缝常做为正式焊缝保留，因此发现问题应及时处理。焊前对定位焊表面黑粉、氧化膜进行清除，并将两端修成缓坡型。焊件不需要预热焊前在试板上试焊，当确认无气孔后再进行正式焊接。采用高频引弧，起弧点应越过中心线20mm左右，并停留不动约2-3秒。然后在保证焊透的情况下，采用大电流、快速焊。焊丝不摆动，焊丝端部不应离开氩气保护区。如离开氩气保护区焊丝端部应剪掉。焊丝与焊缝表面的夹角宜在15右。焊枪与焊缝表面的夹角宜保持在8090之间。为增大氩气保护区和增强保护效果，可采用大直径焊枪瓷嘴，加大焊枪氩气流量。当喷嘴上有明显阻碍氩气气流流通的飞溅物附着时。必须将飞溅物清除或更换喷嘴。当钨极端部出现污染，形状不规则等现象时必须修整或更换。钨极不宜伸出喷嘴外。焊接温度的控制主要是焊接速度和焊接电流大小的控制。试验结果表明，大电流、快速焊能有效防止气孔的产生。这主要是由于在焊接过程中以较快速度焊透焊缝，熔化金属受热时间短，吸收气体的机会少。收弧时，注意填满弧坑,缩小溶池,避免产生缩孔,终点的结合处应焊过2030mm。停弧后，要延迟停气6秒。可旋转的铝及铝合金管对接平焊时焊炬应处于稍带上坡焊位置。这样有利于焊透。厚壁管子底层焊时。可不填加焊丝。但以后的焊层需加焊丝。4.5 焊后热处理 (1)焊后清理 焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜，有时还会腐蚀铝件，应清理干净。形状简单、要求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件，在热水中用硬毛刷刷洗后，再在6080左右、浓度为23的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min10 min，并用硬毛刷洗刷，然后在热水中冲刷洗涤，用烘箱烘干，或用热空气吹干，也可自然干燥。(2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理。如果所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性，需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力，来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下，这时应由容器设计文件提出特别要求，才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理，对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，推荐温度为345；对于2014、2024、3003、 3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推荐温度为415；对于2017、2A11、6A02 等，推荐温度为360，根据工件大小与要求，退火温度可正向或负向各调2030，保温时间可在0.5 h2 h之间。4.6焊接检验 按HGJ222-92铝及铝合金焊接技术规范对所有焊缝进行表面和射线探伤检查。5、小结 采用上述焊接工艺，实际的焊接施工中气孔和烧穿问题得到了有效的解决。焊接探伤合格率达到了97。当然还存在背面成型问题，这主要依靠操作者的感觉，对操作者的技术要求较高。三、经济效益和社会效益因为铝及铝合金管道比普通碳素钢不管从施工工艺还是施工时所使用的工机具要求都更高，也更复杂，因此通过本次科技立项的实施,使我公司的管道施工综合能力得到很大的提高,填补了我公司在铝及铝合金管道安装技术方面的空白，优化了生产工艺，提高了劳动生产率，保证了焊接质量，为公司创造良好的社会效益。更为今后公司在施工同类管道奠定了坚实的基础，提高了市场竞争能力。四、结论与建议参与本次试验的班组1个共10人，技术管理人员2人，共使用各种工机具4台。该课题历时2个月，完成了氧气厂液氧液氮冷量互换液化回收放散氧气装置改造铝镁合金管道焊接工艺研究。本科技项目的贯彻实施后，使我公司能熟练掌握铝及铝合金管道预热、焊接、层间温度、焊后缓冷、焊缝及管道的热处理等工序及每个工序的具体要求及相关参数。为今后机电公司施工同类合金管道奠定了坚实的基础，也为今后的发展将起到一定的指导作用。根据在氧气厂液氧液氮冷量互换液化回收放散氧气装置改造铝镁合金管道施工过程中的经验，总结出铝及铝合金焊接的工艺要点：1、焊接方法：手工钨极氩弧焊；2、焊接设备：TIG交流电流弧焊机。如NSA-400型交流氩弧焊机或NSAz-300-1（2）交直流两用氩弧焊机。3、焊接材料3.1氩气：纯度99.9%以上，含水量0.02%，否则会使焊缝发黑、出现气孔、电弧不稳。含氧量0.05%含氮量0.03%否则会出现电流不稳、爆裂、飞溅严重等现象，而降低焊接质量。3.2电极：采用铈钨极，铈钨极除了无放射性危害外，它的电子发射能力、工艺性能、电极烧损等均比钍钨极好。 电极在使用前，将其端头磨成圆锥形，尖端磨成圆形。伸出长度35mm。4、坡口的准备、焊前清理级预热4.1厚度小于3mm的焊件，可不开坡口；厚度大于3mm的焊件，一般采用V形坡口。焊接时采用正面焊，背面清根的焊接工艺。由于第一层焊道氧化严重，所以，一定要将焊根、未焊透清除干净。厚度超过20mm时，适当采用X形坡口，以便减少填充金属，提高生产效率。 坡口的角度和间隙不宜过小，否则，电弧伸不到根部，容易造成未焊透。即使根部能被熔化，根部金属表面未受到电弧直接加热，氧化膜不能受到阴极的破碎作用，往往以“夹渣”存在焊缝根部。 由于液态铝的流动性好，薄板对接接头的间隙可小些，钝边可大些，坡口角度可小些。 由于工艺需要较大的电流，又要防止熔池过热产生热裂，为防止熔池氧化，焊速又不能太快，就需要加大保护气体的流量，加大喷嘴的直径，压短电弧，为便于观察和加热焊根，就需要较大的坡口角度和间隙。又由于液态铝的流动性好，为防止焊漏，钝边较常规要大一些。4.2焊件及焊丝应严格除油及除膜。4.3定位焊 由于铝的膨胀系数大，定位焊缝不应太短，以免拉裂；间隙也不能太大，否则会出现较大的错口。 定位焊一般在坡口背面进行，必须在坡口正面点焊时，定位焊缝的质量应达到正式焊缝的要求。工件温度低时，定位焊缝中易出现气孔，所以，厚度超过10mm的工件及重要构件定位焊时，都应进行预热。4.4预热焊前工件需要预热，否则，焊速过慢，熔池较长时间处于高温状态，一方面造成焊接应力过大，另一方面接头过热，焊接金属晶粒粗大，塑性和耐腐蚀性能降低，还容易出现焊缝热裂纹和气孔。预热可采用轻微碳化性的氧-乙炔火焰加热工件。在坡口两侧200mm区域内，先将整条焊口加热到5060摄氏度，然后再将坡口两侧局部加热到200250摄氏度，即可进行焊接。注意火焰要柔和，加热要均匀。边加热边施焊。5、焊接操作5.1焊接工艺见二.4.35.2铝及铝合金在焊接操作手法上，一个很大的特点是熔池不易观察判断，极易出现焊漏缺陷。针对这一点，焊接时要注意积累经验，掌握适当的电弧加热时间，及时送进焊丝向前焊接。或采用试探的方法，即电弧在焊处停留片刻之后，用焊丝迅速触及坡口根部，进行试探，感到该处变熔化，这时即可加热焊丝进行焊接。5.3焊接时，焊枪不作（或少作）横向摆动，防止产生气孔和裂纹。5.4收弧时，多送几滴熔滴，防止产生弧坑裂纹。参考文献1、工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97；2、现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98；3、管道焊接技术化学工艺出版社；4、压力管道焊接学苑出版社；5、焊接手册（材料的焊接）第二版 机械工艺出版社；6、钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB3323-87； 莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄蚁螄莁蒀蚁袆膄莆螀罿荿节蝿肁膂薀螈螁羅薆螇羃芀蒂螆肅肃莈螅螅芈芄螅袇肁薃螄罿芇葿袃肂聿莅袂螁芅芁袁袄肈蚀袀肆莃薆衿膈膆蒂衿袈莂莈蒅羀膄芄蒄肃莀薂薃螂膃蒈薂袅莈莄薂羇膁莀薁腿羄虿薀衿艿薅蕿羁肂蒁薈肃芈莇薇螃肀芃蚆袅芆薁蚆羈聿蒇蚅膀芄蒃蚄袀肇荿蚃羂莂芅蚂肄膅薄