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[摘 要]分析铝镁合金焊接时气孔产生的原因,从焊接工艺及操作方法上介绍控制气孔措施.

[关 键 词 ]铝镁合金 气孔 控制与措施

中图分类号:S969.32+2 文献标识码:S 文章编号:1009914X(2013)34034301

前言

由于铝镁合金无低温脆性转变性能,所以被广泛应用于空分装置等低温工况条件.虽然已经应用,但在实际生产过程中,铝镁合金的焊接并不是没有困难,焊缝中的气孔就是其中的一个主要问题,尤其是横焊位置.

1.气孔的特点及其影响因素


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1.1气孔的特点

实践证明,氢是铝镁合金焊接时产生气孔的主要原因.弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,都是焊缝气孔中氢的重要来源.

1.2影响气孔形成的主要因素

1.2.1铝镁合金特性

由于铝镁合金在高温时吸收氢的能力很强,而在固态时又几乎不溶解氢,所以焊缝金属在冷却过程中会大量析出氢.而铝镁合金的密度小,导热性强,焊缝在高温停留时间短,不利于气泡的逸出,所以铝镁合金焊接时更容易产生气孔.同时,铝镁合金化学活泼性很强,表面容易形成熔点很高的氧化膜Al2O3和MgO,而MgO越多,形成的氧化膜越不致密,吸水性越强,焊缝就越容易产生密集性气孔.

1.2.2氩气流量与纯度

氩气流量是影响是影响熔池保护效果的一个重要参数.流量过小,氩气挺度不够,排除周围空气能力不够,保护效果差.流量过大,不仅浪费氩气,而且紊流区扩大,将空气卷入保护区,反而降低了保护效果,使焊缝容易产生气孔.

氩气的纯度是焊缝产生气孔的主要因素之一.氩气中如果含水量高,可增加弧柱气氛中的含氢量.生产实践证明,只有氩气纯度达到99.99%以上,才能焊接出高质量的焊缝.

1.2.3焊接工艺

焊件坡口形式、组对方法及焊接工艺参数是防止产生气孔的重要因素.根部留有间隙不仅能够保证熔透,更重要的是氧化膜完全暴露在电弧作用范围内,从而利用“阴极雾化”作用,提高焊接质量.

焊接参数直接影响气体的逸出和溶入熔池条件.焊接速度过慢,熔池停留时间长,增加氢的溶入.焊接速度过快,容易产生未焊透和未熔合缺陷.实践证明,采用大电流,快速焊,形成浅小的熔池,不但有利于气泡的浮出,而且避免了合金元素的烧损,从而减少气孔的产生.


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1.2.4焊接操作技术

焊工熟练的操作技能,是保证焊缝质量的重要环节.焊接过程中要注意焊丝与工件表面的夹角,这个角度越小越好,一般不超过15°,否则送丝时焊丝容易被弧光提前熔掉而无法形成熔池,还可能产生紊流,使熔池得不到有效保护.同时,焊接过程中,不要把焊丝从保护气体范围内拉出,以免造成焊丝的氧化和空气进入熔池.另外,钨极伸出长度及直径也要适当,避免造成保护气体的污染.

1.2.5环境因素

焊接环境也是影响焊缝质量的因素之一.在高湿度的环境下,焊丝和氩气管内壁容易吸附结晶水,因此,环境相对湿度越低越好;当风速过大时,会产生偏弧而无法焊接;当环境温度低于-5℃时,施焊时便需要预热.

2.焊接工艺实例

以济南钢厂4000Nm3/h空分装置为例.其主冷塔材质为LF4,直径为∮3200mm,高69000mm,分2段运输,上塔厚度为16mm,下塔厚度为20mm.采用手工钨极氩弧焊双把同时焊接,双把焊接参数一致,焊接电源为交流.

2.1焊前准备

2.1.1坡口加工及焊前注意事项

坡口加工前首先采用蒸汽将母材表面的油污等杂物清理干净,然后采用铣刀进行加工,坡口尺寸见图1.不等厚处按1:4的比例进行磨削.

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81;要污染.

焊工在焊接时要带干燥、整洁的线手套,并用布袋装焊丝,手套和布袋不得有油脂,油漆和其它杂质,以免焊丝受污染,影响焊接质量.

2.1.2组对与定位焊

清理后的焊件应及时组对施焊,超过8小时要重新清理.

点固焊每隔350mm焊30mm,焊接工艺与正式焊接相同.

2.1.3焊前预热

为降低焊缝的冷却速度,以利于气体逸出,焊前应将焊缝两侧各50mm范围内预热80―120℃.

2.2焊接工艺参数

2.3操作要点

每焊完一层后用专用不锈钢丝刷(无油脂)清理焊缝表面和坡口面的氧化膜后再进行下一层的焊接,并严格控制层间温度.

熄弧时氩气保护要继续维持5―8秒的时间,避免产生气孔.

预热时采用氧―乙炔焰,加热要均匀,达到规定温度后方可焊接.

如果发生钨极触及焊丝或熔化金属时应立即停止焊接,并将触钨部分的焊缝金属铲除后重新在引弧板上引弧,待到电弧燃烧稳定后继续进行焊接.

3.结论

手工钨极氩弧焊焊接铝镁合金产生气孔的原因是多方面的,控制产生气孔要从焊接工艺、操作技能及环境因素等多方面考虑.

采用本文所述的焊接工艺进行施焊后,主冷塔对接焊缝按JB4730标准,经100%射线检验后,焊接一次合格率100%.其中Ⅰ级片46张,Ⅱ级片2张,有效地控制了气孔.

参考文献:

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