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淺談鋁鎂合金焊接氣孔的控製
來源:   作者:   發布時間:2019/09/15 8:36:18   瀏覽量:

  由於鋁鎂合金無低溫脆性轉變性能,所以被廣泛應用於空分裝置等低溫工況條件。雖然已經應用,但在實際生產過程中,鋁鎂合金的焊接並不是沒有困難,焊縫中的氣孔就是其中的一個主要問題,尤其是橫焊位置。

  1.氣孔的特點及其影響因素

  1..1.氣孔的特點

  實踐證明,氫是鋁鎂合金焊接時產生氣孔的主要原因。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,都是焊縫氣孔中氫的重要來源。

  1.2.影響氣孔形成的主要因素

  1.2.1.鋁鎂合金特性
  
  由於鋁鎂合金在高溫時吸收氫的能力很強,而在固態時又幾乎不溶解氫,所以焊縫金屬在冷卻過程中會大量析出氫。而鋁鎂合金的密度小,導熱性強,焊縫在高溫停留時間短,不利於氣泡的逸出,所以鋁鎂合金焊接時更容易產生氣孔。同時,鋁鎂合金化學活潑性很強,表麵容易形成熔點很高的氧化膜Al2O3和MgO,而MgO越多,形成的氧化膜越不致密,吸水性越強,焊縫就越容易產生密集性氣孔。

  1.2.2.氬氣流量與純度

  氬氣流量是影響是影響熔池保護效果的一個重要參數。流量過小,氬氣挺度不夠,排除周圍空氣能力不夠,保護效果差。流量過大,不僅浪費氬氣,而且紊流區擴大,將空氣卷入保護區,反而降低了保護效果,使焊縫容易產生氣孔。

  氬氣的純度是焊縫產生氣孔的主要因素之一。氬氣中如果含水量高,可增加弧柱氣氛中的含氫量。生產實踐證明,隻有氬氣純度達到99.99%以上,才能焊接出高質量的焊縫。

  1.2.3.焊接工藝

  焊件坡口形式、組對方法及焊接工藝參數是防止產生氣孔的重要因素。根部留有間隙不僅能夠保證熔透,更重要的是氧化膜完全暴露在電弧作用範圍內,從而利用“陰極霧化”作用,提高焊接質量。

  焊接參數直接影響氣體的逸出和溶入熔池條件。焊接速度過慢,熔池停留時間長,增加氫的溶入。焊接速度過快,容易產生未焊透和未熔合缺陷。實踐證明,采用大電流,快速焊,形成淺小的熔池,不但有利於氣泡的浮出,而且避免了合金元素的燒損,從而減少氣孔的產生。

  1.2.4.焊接操作技術

  焊工熟練的操作技能,是保證焊縫質量的重要環節。焊接過程中要注意焊絲與工件表麵的夾角,這個角度越小越好,一般不超過15°,否則送絲時焊絲容易被弧光提前熔掉而無法形成熔池,還可能產生紊流,使熔池得不到有效保護。同時,焊接過程中,不要把焊絲從保護氣體範圍內拉出,以免造成焊絲的氧化和空氣進入熔池。另外,鎢極伸出長度及直徑也要適當,避免造成保護氣體的汙染。

  1.2.5.環境因素

  焊接環境也是影響焊縫質量的因素之一。在高濕度的環境下,焊絲和氬氣管內壁容易吸附結晶水,因此,環境相對濕度越低越好;當風速過大時,會產生偏弧而無法焊接;當環境溫度低於-5℃時,施焊時便需要預熱。

  2.焊接工藝實例

  以濟南鋼廠4000Nm3/h空分裝置為例。其主冷塔材質為LF4,直徑為∮3200mm,高69000mm,分2段運輸,上塔厚度為16mm,下塔厚度為20mm。采用手工鎢極氬弧焊雙把同時焊接,雙把焊接參數一致,焊接電源為交流。

  2.1.焊前準備

  2.1.1.坡口加工及焊前注意事項

  坡口加工前首先采用蒸汽將母材表麵的油汙等雜物清理幹淨,然後采用銑刀進行加工,坡口尺寸見圖1。不等厚處按1:4的比例進行磨削。

  焊絲已經光化處理,使用前注意不要汙染。

  焊工在焊接時要帶幹燥、整潔的線手套,並用布袋裝焊絲,手套和布袋不得有油脂,油漆和其它雜質,以免焊絲受汙染,影響焊接質量。

  2.1.2.組對與定位焊

  清理後的焊件應及時組對施焊,超過8小時要重新清理。

  點固焊每隔350mm焊30mm,焊接工藝與正式焊接相同。

  2.1.3.焊前預熱

  為降低焊縫的冷卻速度,以利於氣體逸出,焊前應將焊縫兩側各50mm範圍內預熱80—120℃。

  2.2.焊接工藝參數

  焊接采用多層多道焊,具體焊接工藝參數見表1。

  表1 焊接工藝參數


層數

鎢極直徑

(mm)

鎢極伸出長度

(mm)

焊絲直徑

(mm)

噴嘴直徑

(mm)

氬氣流量

(L/min)

焊接電流

(A)

焊接電壓(V)

焊接速度

(cm/min)

1

4

3

4

14

14—16

200—220

33

40

其餘

5

4—5

5

16

16—18

300—320

35

45



  2.3.操作要點

  每焊完一層後用專用不鏽鋼絲刷(無油脂)清理焊縫表麵和坡口麵的氧化膜後再進行下一層的焊接,並嚴格控製層間溫度。

  熄弧時氬氣保護要繼續維持5—8秒的時間,避免產生氣孔。

  預熱時采用氧—乙炔焰,加熱要均勻,達到規定溫度後方可焊接。

  如果發生鎢極觸及焊絲或熔化金屬時應立即停止焊接,並將觸鎢部分的焊縫金屬鏟除後重新在引弧板上引弧,待到電弧燃燒穩定後繼續進行焊接。

  3.結論

  手工鎢極氬弧焊焊接鋁鎂合金產生氣孔的原因是多方麵的,控製產生氣孔要從焊接工藝、操作技能及環境因素等多方麵考慮。

  采用本文所述的焊接工藝進行施焊後,主冷塔對接焊縫按JB4730標準,經100%射線檢驗後,焊接一次合格率100%。其中Ⅰ級片46張,Ⅱ級片2張,有效地控製了氣孔。


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