鋁合金焊接保護(hù)措施
1、焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物，順序是先化學(xué)清洗，后機(jī)械打磨；
2、焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)；
3、在氣焊時(shí)，采用熔劑，在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點(diǎn)
（1）極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0．1－0．2μm），熔點(diǎn)高（約2050℃），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)（約600℃左右）。氧化鋁的密度3．95－4．10g/cm3，約為鋁的1．4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時(shí)，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。
（2）易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí)，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐，即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求，純度達(dá)到99．99% 以上，但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔，當(dāng)空氣相對濕度超過80%時(shí)，如果不采取加熱等措施，焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí)，采用小電流慢速焊，加大焊縫冷卻時(shí)間，并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng)，可以較好的幫助氣體排出熔池。
（3）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
（4）鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時(shí)，比焊鋼要消耗更多的熱量。
（5）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，極易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫性能下降。
（6）高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
（7）無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度

空分冷箱內(nèi)塔容器為鋁制容器，容器運(yùn)輸尺寸超長，為運(yùn)輸方便，通常分成上下兩段運(yùn)輸，安裝時(shí)需在現(xiàn)場組對焊接,但現(xiàn)場的焊接環(huán)境、焊接設(shè)備都不如在制造廠，因此我們從各方面采取措施，焊接質(zhì)量。對焊接操作人員和檢驗(yàn)人員提出了嚴(yán)格的要求：1）擔(dān)任本設(shè)備焊接的焊工持有經(jīng)國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局考核認(rèn)證的操作證；2）焊接質(zhì)檢人員、無損探傷人員持有國家相關(guān)部門考試認(rèn)證的操作證書；3）其他組對人員應(yīng)熟知操作步驟、施工技術(shù)要求，配合焊工焊接質(zhì)量。



1、焊接材料及相關(guān)設(shè)施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有質(zhì)量書或合格書，質(zhì)量不得低于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。材料使用前，應(yīng)按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查和驗(yàn)收；
2）焊絲根據(jù)母材材質(zhì)選用牌號：鋁鎂合金焊絲ER5183；
3）采用4臺工藝、性能穩(wěn)定、靈敏度高的大功率WSME—500氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接；
4）選用具有能滿足安裝需要的射線無損探傷檢測設(shè)備；
5）現(xiàn)場要設(shè)有焊材室及烘干、去污設(shè)施，由專人負(fù)責(zé)焊材的保管、發(fā)放及回收工作。
2、施焊環(huán)境的要求
1）搭建密封的臨時(shí)焊接小棚可以擋風(fēng)、防雨。冬季施工時(shí)，在焊前進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙靥幚恚h(huán)境溫度低于5℃時(shí)，不應(yīng)施焊；
2）氬弧焊焊接時(shí)的風(fēng)速不應(yīng)超過2m/s；
3）鋁及鋁合金焊接時(shí)，應(yīng)選擇晴朗天氣，周圍環(huán)境濕度在80%以下；
4）焊工施焊所用的腳手架要便于焊工操作，并要堅(jiān)固、平整、無大間隙、不擺動(dòng)。
3、焊接技術(shù)
1）施工順序。塔上、下段對接坡口加工— 塔下段吊裝就位—塔上段吊裝—組對—焊縫焊接—射線探傷—不合格焊縫返修—射線探傷—驗(yàn)收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法蘭箍調(diào)整，消除焊口的橢圓度，并焊好襯圈，清除鋁屑。起吊時(shí)，焊口要用塑料布封閉。焊口內(nèi)壁應(yīng)對齊，當(dāng)壁厚δ≤5mm時(shí)，內(nèi)壁錯(cuò)邊量不應(yīng)大于0.5mm；當(dāng)壁厚δ>5mm時(shí)，內(nèi)壁錯(cuò)邊量不應(yīng)大于0.1δ，且不應(yīng)大于2mm。具體坡口形式，見圖1塔破口加工形式；


3）焊前準(zhǔn)備。（1）氣焊工具二套，作焊前預(yù)熱用；（2）氬氣純度應(yīng)大于99.99%；（3）清理工具：電動(dòng)圓盤鋸，銼刀，鋼絲刷（輪），電動(dòng)銑刀、刮刀等；（4）楔板修正焊縫錯(cuò)口用；（5）焊件組對前，用三氯乙烯等除去表面油污，兩側(cè)坡口的清理范圍不應(yīng)小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用銼刀、刮削、銑削或用鋼絲刷清理至露出金屬光澤，注意塔體壁厚減薄不能大于0.5mm；使用的鋼絲刷應(yīng)定期進(jìn)行脫脂處理；（6）焊絲去除油污后，應(yīng)用化學(xué)方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在溫度為70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常溫下浸泡2min，然后用溫水洗凈、晾干并保持干凈清潔；（7）焊件和焊絲清理后在24h內(nèi)使用，如超過24h，要重新清洗。（8）正式焊前應(yīng)，用試板做好各項(xiàng)工藝參數(shù)的模擬試驗(yàn)，其母材材質(zhì)、工藝條件、焊工、保護(hù)氣均要和正式焊接時(shí)相同;試板長度不得小于500mm，試板焊接接頭要射線檢測，應(yīng)符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ級，焊接試板不合格不得正式焊接。
4）焊接工藝。（1）焊接前，坡口、焊絲及不小于坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的表面，用脫脂劑擦洗干凈，用不銹鋼絲刷清除氧化膜；清理下坡口時(shí)應(yīng)向外刷，清理上坡口時(shí)，下部容器開口應(yīng)用塑料布封好，防止鋁屑進(jìn)入容器內(nèi)；（2）焊縫采用手工鎢極氬弧焊雙人單面焊，焊接時(shí)應(yīng)注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接過程中隨時(shí)檢查垂直度，并利用焊接反變形方法及時(shí)調(diào)整，焊縫應(yīng)不間斷一次性焊完；（3）一周點(diǎn)固焊完畢，間隙會(huì)產(chǎn)生收縮，但起碼要保持3~5mm的間隙。定位焊長度為40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）當(dāng)環(huán)境溫度小于5 ℃，壁厚大于8mm時(shí)焊前應(yīng)用H01-20焊炬在焊縫坡口二側(cè)均勻加溫到100~200 ℃；因焊件厚度較大，應(yīng)采用多層多道焊；（5）實(shí)際焊接時(shí)的焊接工藝參數(shù)應(yīng)與試板模擬試驗(yàn)基本保持一致，對于不同的壁厚推薦表1焊接工藝參數(shù)；（6）多層多道焊時(shí)，每焊完一遍應(yīng)用機(jī)械方法清理氧化膜，為焊接質(zhì)量，層間溫度不得超過65 ℃；（7）焊接過程中，如點(diǎn)固焊開裂，造成錯(cuò)口，應(yīng)停止焊接，經(jīng)修復(fù)后方可繼續(xù)焊接；（8）當(dāng)鎢極出現(xiàn)觸鎢現(xiàn)象時(shí)，停止焊接，將鎢極、焊絲、溶池處理干凈后，方可繼續(xù)；（9）總的施焊原則是：大電流、快速焊；（10）焊縫除未焊透，有裂紋外，應(yīng)盡量減少返修；多次返修會(huì)引起設(shè)備變形和影響焊接接頭的質(zhì)量（很容易產(chǎn)生裂紋），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圓形氣孔）超標(biāo)，應(yīng)由設(shè)計(jì)、和監(jiān)理單位協(xié)商處理，盡量不要返修；（11）焊接返修時(shí)，應(yīng)用機(jī)械方法，將缺陷處鏟除，并按焊接工藝評定參數(shù)進(jìn)行焊接；同一部位的返修不得超過兩次，否則要制定措施并經(jīng)技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)；（12）在焊接過程中應(yīng)隨時(shí)測量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完畢并經(jīng)探傷檢查合格后方可拆除；（13）焊接完畢，表面美觀、平整，鱗紋均勻，沒有表面氣孔、裂紋等缺陷；然后RT檢查，RT應(yīng)不低于JB 4730—94—Ⅱ級片，PT為Ⅰ級。


4、塔焊縫返修
塔上下段焊縫射線探傷局部不合格時(shí)，進(jìn)行塔焊縫的局部返修。返修前，用倒鏈吊掛上塔在冷箱骨架上，避免返修焊縫受重力影響。返修焊縫確定缺陷位置后，磨除缺陷，進(jìn)行補(bǔ)焊，直至焊縫質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，焊口返修次數(shù)不準(zhǔn)超過兩次。
5、技術(shù)安全措施
1）嚴(yán)格執(zhí)行單項(xiàng)工程安全技術(shù)措施中規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)章制度。2）高空作業(yè)一定要系好安全帶。3）焊接過程中，注意保護(hù)容器，避免損傷容器表面。4）引弧宜在引弧板上進(jìn)行，引弧板和熄弧板的材料應(yīng)與母材相同；5）焊接完畢，用記號筆在焊縫附近寫上焊工號為探傷做好準(zhǔn)備。6）電焊機(jī)、氬弧焊機(jī)等焊接設(shè)備的機(jī)殼都可靠接地。焊接設(shè)備的安裝、修理和檢查須由電工進(jìn)行，焊工不要私自拆修設(shè)備。7）電焊機(jī)要設(shè)單的開關(guān)，開關(guān)應(yīng)放在防雨的閘箱內(nèi)，拉合時(shí)應(yīng)戴手套側(cè)向操作。8）更換場地移動(dòng)把線時(shí)，應(yīng)切斷電源，并不得手持把線爬梯登高。9）焊工應(yīng)正確穿戴勞動(dòng)防護(hù)用品，磨削鎢棒時(shí)，應(yīng)戴口罩、手套，磨完后須洗手。敲鏟焊渣和清除鐵銹時(shí)，應(yīng)戴好手套和防護(hù)眼鏡。在潮濕地點(diǎn)工作，應(yīng)站在絕緣膠板或木板上。10）焊接場所有防火設(shè)備，易燃易爆物品距焊接場所至少10m；11）焊工在高空作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格采取預(yù)防措施，防止液態(tài)金屬的飛濺，防止火災(zāi)的發(fā)生或灼傷下面的操作工人；12）氧氣瓶和乙炔瓶應(yīng)小心輕放，安全運(yùn)輸，分開放置，并相距5m以上；夏季作業(yè)時(shí)氧氣瓶和乙炔瓶放在涼棚內(nèi)，以防受到烈日曝曬，引起氣體膨脹而發(fā)生爆炸事故；雷雨時(shí)，應(yīng)停止露天焊接作業(yè)。13）焊接區(qū)域應(yīng)放置安全，以免閑人進(jìn)入。14）嚴(yán)格按各工種安全操作規(guī)程施工，嚴(yán)禁作業(yè)。
6、結(jié)束語
塔上下段的組對焊接是空分焊接施工中的重要焊縫之一，此焊接位置為橫焊，要求焊工既要有過硬的焊接技術(shù)，又要熟知焊接變形知識，才能塔體在焊接過程中的質(zhì)量，同時(shí)也要求每一個(gè)施工人員熟知操作步驟、遵守安全規(guī)程，才能圓滿完成塔容器的組對焊接工作。

鋁合金越來越多的用于機(jī)械制造行業(yè). 隨之而來的是對鋁合金焊接的要求也越來越高。目前國外MIG 焊鋁的技術(shù)工藝日趨成熟, 主要用于全焊接鋁合金游輪、火車及汽車箱體、摩托車架、壓力容器、軌道交通、工作平臺及飛機(jī)等。



這里僅介紹基本的鋁合金知識和MIG焊技巧 (所有材料牌號參照AWS 標(biāo)準(zhǔn))。



1.鋁合金分類及對應(yīng)焊材



1.1. 純鋁 (1xxx 系列), 可焊性很好, 對應(yīng)焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 鋁銅合金 (2xxx 系列), 可焊性較差, 對應(yīng)焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 鋁錳合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 對應(yīng)焊材: ER4043、ER5356
1.4. 鋁硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊絲 (4043、4047)
1.5. 鋁鎂合金 (5xxx 系列), 高強(qiáng)度, 可焊性很好, 對應(yīng)焊絲: ER5356、ER5183 等
1.6. 鋁鎂硅合金 (6xxx 系列), 應(yīng)用廣, 可焊性好, 對應(yīng)焊絲: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 鋁鋅合金 (7xxx 系列), 高強(qiáng)度, 用于飛機(jī)制造業(yè), 可焊性很差易裂, 對應(yīng)焊絲: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它鋁合金 (8xxx 系列), 可焊性很差