铝及铝合金管焊接的特点和方法有哪些？

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铝及铝合金管焊接的特点及方法

铝合金由于具有重量轻、强度高、耐蚀性好、无磁性、成型性好、低温性能好等优点，广泛应用于各种焊接结构制品。采用铝合金代替钢板材料进行焊接，可减轻结构重量。减少50%以上。因此，铝及铝合金除了广泛应用于航空、航天、电气工程等领域外，也越来越多地应用于石油化工领域。濮阳中原大化新建空分装置大量使用铝镁合金（主要是：5083、5183、5A02，相当于老牌号的LF2、LF4）。然而，铝及铝合金在焊接过程中容易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题。这类材料是公认的难焊材料，尤其是小口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。

2铝及铝合金的理化性能及焊接特性

2.1 易氧化铝与氧的亲和力很强。常温下，铝表面可氧化成致密的AL2O3薄膜，厚度约为0.10.2m。虽然这层氧化铝膜比较致密，可以阻止金属继续氧化，有利于自然防腐，但给焊接带来了困难。这是因为氧化铝的熔点（2050）远远超过铝的熔点（600）。 ），比重约为铝的1.4倍。焊接过程中会阻碍金属间的熔合，容易形成夹渣。而且，氧化铝膜还会吸收较多的水分，这会导致焊接时焊缝产生气孔。

2.2导热系数大、比热容大铝的导热系数约为钢的四倍。因此，焊接铝管时比焊接钢管消耗更多的热量。为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中。强大的热源。

2.3 容易形成氢孔。铝及铝合金的焊接气孔主要是氢孔。铝在液态时能吸收并溶解大量的氢。熔融状态下的溶解度为0.0069ml/g，而高温凝固状态下的溶解度为0.00036ml/g，相差近20倍。铝的导热系数很大。在相同焊接工艺条件下，其冷却速度是钢的47倍，加速金属结晶。焊接熔池快速冷却过程中，氢的溶解度急剧下降，并析出大量的氢。作为过饱和气体，氢气来不及沉淀并在焊缝金属中形成气孔。因此，焊接铝材时，焊缝很容易产生气孔。

2.4 易形成热裂纹

铝的线膨胀系数和结晶收缩约为钢的两倍，容易产生较大的焊接变形和应力。再加上某些杂质或合金元素的不利影响，刚性接头就会产生裂纹。

2.5 烧穿和塌陷

铝及铝合金由固态变为液态时，没有明显的颜色变化，因此很难判断熔池的温度。焊接过程中，温度往往过高且难以察觉，导致烧穿或严重塌陷。

3 焊前准备

3.1 坡口加工采用机械加工方法

加工后的沟槽表面应光滑、无毛刺、飞边。沟槽形式一般为无钝边的V形，适宜的沟槽角度为7075C。不同壁厚的对接焊缝应有14O的过渡截面。

3.2 焊前准备

焊接前应清除焊丝、焊管坡口及坡口内外3050mm范围内的油污和氧化膜。清除顺序及方法如下：用丙酮或四氯化碳等有机溶剂清除沟槽内外表面油污。两侧间隙不应小于50mm。油污去除后，焊丝采用化学方法，坡口采用机械方法，试管也采用化学方法去除表面氧化膜。机械方面，可用0.2mm左右的不锈钢丝刷对凹槽及其附近表面进行锉、刮、铣或清理，直至露出金属光泽。两侧清理范围距沟槽边缘不小于30mm。使用的工具应定期进行除油处理。化学方法。在70左右的510%NaOH溶液中浸泡3060秒，或在室温下在510%NaOH溶液中浸泡3分钟。然后用15%左右的HNO3（常温）浸泡约2分钟，然后用温水冲洗干净。或用冷水冲洗并完全晾干。对于经过可靠表面处理、没有被氧化、污染的焊丝，可不经上述处理直接使用。焊接前清理干净的坡口和焊丝不应受到污染。如果没有有效的防护措施，焊接应在8小时内进行。否则应重新清洗。管道装配时，内壁应平整、无毛刺、颗粒，错位量应符合b0.5mm。内衬无焊缝，要求间隙尽可能为零。特别是仰焊部分，管子内壁应倒圆11.5毫米。

3.3 焊机等注意事项

焊机必须是具有陡降特性和足够电容的交流TIG焊机。还应具有参数稳定、调节灵活、性能安全可靠的特点。还应具有起弧、稳弧和消除直流分量装置。焊机上的电流表、电压表应经计量部门检定合格。焊机使用前应进行检查。接地是否完好，冷却水路、风路是否畅通，其各项功能必须保证正常运行。焊接处应保持清洁。除防风、防雨、防雪设施外，还应保证焊接时的相对湿度80%，环境温度>5。 4 焊接工艺

4.1 焊接材料的选择

焊丝原则上应采用与母材成分相同的铝及铝合金焊丝或板条。氩气纯度>99.95%，尽量使用大直径焊丝。在铝镁铝合金电弧焊中，通常推荐使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB-AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊条。对于Al-Cu铝合金，推荐使用01201和01217。

4.2 装配与点焊

由于铝及铝合金管导热快，熔池结晶快，因此装配时不应留有间隙或钝边。应避免强行装配，以减少焊后较大的残余应力。定位焊缝长度为10-15mm。简单的。点焊位置为管道上的7点钟、9点钟和12点钟方向。定位焊缝往往保留为正式焊缝，因此一旦发现问题应及时处理。焊接前，清除定位焊缝表面的黑色粉末和氧化膜，并将两端修成缓坡。焊件不需要预热。焊接前在试板上进行试焊，确认无气孔后方可进行正式焊接。采用高频引弧时，起弧点应越过中心线约20mm，并静止约2-3秒，见图1。然后在保证熔深的情况下采用大电流快速焊接。焊丝不摆动，焊丝末端不应离开氩气保护区。若离开氩气保护区，应将焊丝末端剪掉。焊丝与焊缝表面的夹角应为15左右。焊枪与焊缝表面的夹角应保持在80O90O之间，如图2所示。为了增加氩气保护区域，增强保护效果，可采用大口径焊枪瓷嘴增加焊枪的氩气流量。当喷嘴上附着有明显阻碍氩气流动的飞溅物时。必须清除飞溅或更换喷嘴。当钨尖被污染或形状不规则时，必须修理或更换。钨极不应伸出喷嘴。焊接温度的控制主要是焊接速度和焊接电流的控制。测试结果表明，大电流、快速焊接可以有效防止气孔的产生。这主要是由于焊接过程中焊缝熔深较快，导致熔融金属的加热时间较短，吸收气体的机会较少。收弧时要注意填充弧坑，缩小熔池，避免缩孔。末端接头应焊20~30mm以上。停弧后，应延迟6秒停气。对焊可旋转铝及铝合金管时，焊枪应处于稍上坡的焊接位置。这有利于焊接熔深。焊接厚壁管底层时。无需添加焊丝。然而，后续焊接层将需要焊丝。

5 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。

6 实施效果

采用上述焊接工艺，有效解决了实际焊接施工中的气孔、烧穿问题。焊接探伤合格率达到97%。当然，还有背面成型的问题，这主要取决于操作者的感觉，对操作者的技术要求很高。