GF05铝美合金管道焊接工法

1、铝镁合金管道焊接工法GF/13J05-89编制： 宋胜英一、前言本工法适用于产量为 14000Nm3 h 氧气和 14000Nm3 h 氮气的 大型空分装置中铝镁合金管道的手工钨极氩弧焊。对其它装置中 工业纯铝及各种铝合金管道的手工钨极氩弧焊也可参考使用。铝镁合金因其具有良好的耐腐蚀性、较高的比强度、中等强度和优良的低温 性能，在化学工业和航工业和低温工程等方面获得广范应用，因此迅速掌握积极 推广铝镁合金焊接的各种新方法、新工艺，对扩大其焊接结构的应用具有重要意 义。本工法的特点是通过对铝镁合金的焊接特性分析，总结出行之有效的管道对 接焊口（不加衬环）焊接施工工艺。严格执行焊接施工的各项要求，

2、可提高焊缝 焊接一次合格率，获得满足设计 要求的优质焊接接头，从而顺利地进行焊接施工。二、铝镁合金的焊接特性 铝镁合金与黑色金属相比较，具有独的物理、化学性能、给焊接工作带来一 定困难。施工中应针对其焊接特性，采取相应的工艺措施，预防各种焊接缺陷的 产生。（一）和氧的亲和力强，在空气中很容易形成熔点高达2050r的氧化铝薄膜, 从而使焊缝中易产生氧化物夹杂、未熔合、气孔等缺陷。（二）熔点低易熔化，但因其比热、熔化潜热大、导热率高，局部加热困难， 焊接时必须采用能量集中、功率大的热源。（三）铝合金很容易吸收气体，高温时能强烈地溶解氢，冷却时氢在铝中的 溶解度急剧下降，且其导热率高，冷速快，不利于

3、气泡的逸出而聚集在焊缝中形 成气孔。（四）高温下的强度和塑性低，从固态变液态时无明显的颜色变化，易造成 塌陷，给焊接操作带来困难。（五）如焊缝过热，在晶界上会发生成分偏析或析出杂质相，使该区塑性和 抗腐蚀性降低。另外合金中含有低沸点的合金元素镁，在高温火焰或电弧的作用 下极易蒸发烧损，从而降低接头性能。三、焊接施工（一）管道焊接施工工序流程图如下：（二）、焊接施工要求1. 焊接材料的选用铝镁合金管道焊接时，？选用含镁量比基体金属略高的焊丝，铈钨极和纯度不 小于99.99%的氩气。2. 焊接工艺评定及焊工考试施工前应按JIS Z3041?铝及其合金焊接工艺的试验方法及评定标准规定 进行焊接工艺评

4、定。并根据评定结果所编制的焊接工艺说明书指导焊工严格进行 培训，？焊工须按JIS Z3811铝的焊接技术鉴定考试方法及其评定标准规定的 考试合格，方可上岗施焊。3. 坡口加工、清理及焊件组对坡口可用铣刀、锉刀或车床进行加工，其角度要比黑色金属略大。用车床 加工坡口固定管子时，要防止把管端夹扁。坡口及其附近约20毫米内外表面的氧化膜用机械方法或化学方法清除，使之露出金属光泽。未经光化处理的焊丝使用前用化学方法清理。机械方法：用铣刀或锉刀清理；化学方法：用约70C 510%勺NaOH溶液浸泡3060秒钟后水洗，接着用 约15%勺HNO3常温）?浸泡2分钟后用温水洗净，再使其完全干燥。焊件组对时使用

5、相应规格的管道组对夹具或用铝板块在坡口两侧点焊固 定，组对间隙应保持在工艺说明书所允许的范围内。4. 焊接工艺选用较大的焊接电流，在保证焊透和熔合良好的前提下，配合较快的焊接 速度进行施焊，电弧电压一般在 2030V之间。焊接参数的选用见下表。管壁厚 度mm焊接层 数钨极直 经mm焊丝直 经mm焊接电流A喷嘴直 经mm氩气流量升/分打底其/、余35122.43.22.53.212016010 128158233.24.04.016020012 1610 14810344.05.04.016012014 1812 16焊层（道）间用不锈钢丝刷（或钢丝轮清理表面氧化膜，对影响下层焊接质量的过高焊肉

6、和弧坑缺陷用铣刀除去。焊接操作过程中应注意保持焊枪、焊丝和焊件待焊部位三者之间的空间位 置。焊丝与焊件之间的夹角一般为10°20°,焊枪与焊件之间应尽量保持垂直。填加焊丝和焊枪的运行速度要配合好，一般采用快送少加焊丝的填丝方法， 焊丝端部要始终处于氩气的保护范围之内。焊接施工环境条件环境温度不低于5C；相对湿度在80%下；焊接区域应设置适当的防护设施，使其不受风、雨、雪的侵袭。6. 施工注意事项施工场地应保持清洁，焊工要穿干净的工作服和戴干净的手套。焊前仔细检查焊件、焊丝表面的清理情况及焊机控制线路、水路、气路系 统的工作状况。焊前还应在试板（或管道下料后的剩余管头）上进行

7、试焊，调整好焊接工艺 参数，并检查焊道成形及内部质量。内部质量检查可用铣刀将焊肉一层层铣去， 察看有无气孔或其它缺陷。7. 焊接施工管理严格按公司制定的管道安装质保体系控制图表的要求进行管理和施工。管道和焊接材料由供应部门集中统一管理，并负责管道除油、焊丝化学清 理和发放。焊接技术人员施工前根据焊接工艺评定结果编制焊接施工方案和焊接工艺 说明书，根据工程要求制定焊工培训考试计划及机具、材料需用量预算，并负责 解决施工中出现的焊接技术和质量问题，收集、整理焊接施工技术资料。装置内专设一名焊接管理员，进行焊接施工、现场气象条件记录，联系焊缝的外观、着色和射线探伤检查等工作。由管工组长负责按空分装置

8、管道施工网络计划进度要求组织施工四、机具设备大型空分装置铝镁合金管道施工所需的主要施工机具见下表。序号名称规格型号数量备注1交流氩弧焊机NSA300-14台1. 焊机配300A氩弧焊枪10把，500A2把，20米长把 线4根，5米2根。2. 砂轮机配平铣刀10片、 V型铣刀10片、异形铣刀20 个、不锈钢丝轮30个。2汽车5T1台3:空气压缩机 :6Kg/ CM23m 分p台4落地式砂轮机1502001台5风动砂轮机801006台6倒链3T8个施工中焊工应对所使用的焊机、砂轮机专用，精心维护和保养，并设2名电工进行检查和维修。五、质量标准外观检查焊缝表面应成形良好，不允许存在裂纹、未熔合、过烧

9、、飞 溅性熔渣及气孔等缺陷，加强高度、咬边、错位量应控制在设计 规定所允许的范围内。着色检查焊缝表面的微裂纹、针孔、铁夹杂物等缺陷需使用着色检验方法检查，这些 缺陷都不允许存在。X射线探伤射线探伤在外观质量检查合格后进行。探伤方法标准：？JIS Z3108铝管环形焊接接头的射线探伤方法。底片评定标准：?JIS Z3105铝焊接接头的射线探伤方法及其探伤底片的等 级分类方法。质量保证措施1. 技术措施严格按照焊接施工的各项技术要求进行施工。挑选操作技能水平高、项责任心强的焊工进行培训，使之熟练掌握铝镁合 金管道的焊接操作技能。应特别注意焊件、焊丝表面的清理质量及焊口组对质量，施焊前焊工应仔 细检

10、查。及时进行并迅速反馈焊缝质量检验评定结果，对返修焊缝中所出现的缺陷 认真查找原因提出预防措施。为焊工提供性能稳定可靠、能满足焊接施工工艺要求的焊机和清理工具。2. 管理措施各工序工作分工明确，落实到人。合理安排施工进度和焊接工作量，合理解决焊接质量、焊缝检查与施工进 度之间的关系。焊工、专职检查人员及检验人员严把质量关。六、劳动组织以施工期60天计，需用的人员见下表。空分装置需用的各工种施工人员由工程处统一调配，施工队根据施工进度网 络计划安排周计划和月计划，各工种人员按公司所制定的岗位责任、工作标准及 有关规章制度认真履行其职责。序号工种人数备注1管工6铝镁合金管道安装专用2氩弧焊工33起

11、重工44碳伤工4负责整个空分装置施工 用5电工26焊接技术人员17检查员18安全员18材料员110其它3合计26七、安全措施铝镁合金焊接除应注意防止一般安全事故 ?（如触电、烫伤、高空坠落摔伤、 火灾等）外，还应特别注意以下几点安全事项：因空分装置施工场地狭小，应注意氩弧焊时所产生的强烈紫外线灼伤眼睛，必须与焊工一起施工的人员每人都要戴防紫外线眼镜。为防止在冷箱内施焊时产生的臭氧和氮氧化物对人体的伤害，在冷箱顶部 要装有通风设施以排除有害气体。 用铣刀铣削坡口及清理氧化膜时，？因切屑碎小且轻，应注意防止碎屑损 伤皮肤和眼睛，操作时要穿好防护工作服和戴防护眼睛。 因施工期紧，？焊缝射线探伤工作量

12、大，一定要安排好探伤时间，探伤期 间要设立醒目的警界标志，以防其它人员误入被照。八、经济分析铝镁合金管道数量约1200米，总重9.07吨，规格从27.2 X 2.9到812.8x 10计16种。施工主要物料消耗见下表。序号名称规格数量备注1铝镁合金管:A5083 165.2 X 3.4:30M焊工培训考试专用2焊丝A5183 S-BY 3.250Kg包括焊工培训用20Kg3焊丝A5183 S-BY 4.0120Kg4氩气纯度99.99%60瓶包括焊工培训用12瓶5铈钨极棒 2.4 5.02.0Kg6X光胶片240X 360mm500张7着色探伤剂三瓶一套r 6套每套包括着色、显示清洗剂 各一瓶

13、8氩弧焊枪300A、500A12把9铣刀平型、V型、异型：40片10不锈钢丝轮80、丝径0.230个实际施工成本与预算成本比较见下表。项 目预算成本（兀）实际成本（元）机械费8337.703183材料费8807.298390人工费1940.28 / 703 工日1794/ 650 工日合计19085.27:13367铝镁合金管道安装机械台班费用节余较多，主要是预算成本较高造成的。使 用本工法的主要作用是加强焊接施工管理和工艺措施的执行，提高铝镁合金管道 的焊接质量和射线探伤一次合格率，从而减少返修量以节省人工、材料和机具费 用，同时有效地 保证施工工期。九、工程应用实例山东齐鲁30万吨乙稀工程甲醇空分装置，其主要产品指标为氧气14000 N m3 /h（99.5%，0.5 巴）和氮气（14000Nm3/h，1.0巴）。装置内铝镁合金管道系日本日立公司产品。牌号为 JISH4080 A5083（含镁