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浅谈铝镁合金焊接气孔的控制
来源:   作者:   发布时间:2018/3/6 5:59:38   浏览量:

  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

  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。

  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。

  焊丝已经光化处理,使用前注意不要污染。

  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

  焊接采用多层多道焊,具体焊接工艺参数见表1。

  表1 焊接工艺参数


层数

钨极直径

(mm)

钨极伸出长度

(mm)

焊丝直径

(mm)

喷嘴直径

(mm)

氩气流量

(L/min)

焊接电流

(A)

焊接电压(V)

焊接速度

(cm/min)

1

4

3

4

14

14—16

200—220

33

40

其余

5

4—5

5

16

16—18

300—320

35

45



  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。


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