壓力容器的鋁及鋁合金的焊接工藝

PAGE1XX有限公司壓力容器通用工藝守則第35章標題鋁及鋁合金的焊接通用工藝編號/GS-H12第1頁共4頁鋁及鋁合金具有優(yōu)異的物理性能和力學性能，其密度低、比強度高、熱導率高、電導率高、耐蝕能力強，已廣泛應用于機械、電力、化工、輕工、航空、鐵道、艦船等工業(yè)的焊接結構產品。1.1常用鋁及鋁合金牌號及化學成分，見表1－1。表1－1常用鋁及鋁合金牌號和化學成分牌號化學成分（%）新舊SiFeCuMnMgCrNiZnTiZrAl其它備注1035L40.350.60.100.050.05V：0.050.100.0399.350.03純鋁1200L5Si+Fe：1.00.050.050.100.0599.000.05純鋁5A03LF30.5~0.80.50.100.3~0.63.2~3.80.200.15余量0.10鋁鎂5A05LF50.50.50.100.3~0.64.8~5.50.20余量0.10鋁鎂3A21LF210.60.70.201.0~1.60.050.100.15余量0.10鋁錳2A12LY120.50.53.8~4.90.3~0.91.2~1.8Fe+Ni0.50.100.300.15余量0.10硬鋁2A16LY160.30.36.0~7.00.4~0.80.050.100.10~0.20余量0.10硬鋁1.2常用鋁和鋁合金牌號及力學性能，見表1－2表1－12常用鋁和鋁合金牌號及力學性能牌號材料狀態(tài)σb（MPa）σ0.2（MPa）δ5(%)1035（L4）冷作硬化140100125A05（LF5）退火270150233A21（LF21）冷作硬化160130102A12（LY12）淬火并自然時效470330171.3鋁及鋁合金鎢極氬弧焊常用焊絲牌號及適用母材牌號，見表1－3表8－33鋁及鋁合金鎢極氬弧常用焊絲牌號及適用母材牌號焊接牌號焊絲型號符合標準適用母材牌號HS301SAL-3GBSAL-31035（L4）1200（L5）HS331SALMg-5GBSALMg-55A03（LF3）、5A05（LF5）HS321SALMnGBSALMn3A21（LF21）HS311SALSi-1GBSALSi-12A12（LY12）HS311SALSi-1GBSALSi-12A16（LY16）1.3.1鋁及鋁合金焊絲應符合GB10858-1998標準2.鎢極及保護氣體艾普爾換熱器（蘇州）有限公司壓力容器通用工藝守則第35章標題鋁及鋁合金的焊接通用工藝編號/GS-H12第2頁共4頁2.1鎢極鎢極作為氬弧焊的電極，對它的基本要求是：發(fā)射電子能力要強；耐高溫而不易熔化燒損；有較大的許用電流。鎢具有很高的熔點（3410℃）和沸點（5900℃），強度大（可達850－1100MPa），熱導率小和高溫揮發(fā)性小等特點，因此適合作為非熔化電極。目前國內所使用的鎢極有純鎢極（牌號：W1、W2）；釷鎢極（牌號：WTh-10、WTh-15）；鈰鎢極（牌號：Wce-20）三種。三種鎢極的性能比較見表1－4；不同直徑鎢極的許用電流范圍見表1－5。表1－4鎢極的性能比較名稱空載電壓電子逸出功小電流下斷弧間隙弧壓許用電流放射性劑量化學穩(wěn)定性大電流時燒損壽命價格純鎢高高短較高小無好大短低釷鎢較低較低較長較低較大小好較小較長較高鈰鎢低低長低大無較好大長較高注：我公司常用的鎢極為鈰鎢極（WCe-20）表1－5不同直徑鎢極許用電流鎢極電流（A）交流（A）正接（電極－）反接（電極＋）直徑㎜純鎢釷鎢、鈰鎢純鎢釷鎢、鈰鎢純鎢釷鎢、鈰鎢1.640－13060－15010－2010－2045－9060－1252.075－180100－20015－2515－2565－12585－1602.5130－230160－25017－3017－3080－140120－2103.2160－310225－33020－3520－35150－190150－2504.0275－450350－48035－5035－50180－260240－3503保護氣體氬氣焊接時，保護氣體不僅僅是焊接區(qū)域的保護介質，也是產生電弧的氣體介質，因此保護氣體的物理特性、化學特性等不僅影響保護效果也影響到電弧引燃、焊接過程的穩(wěn)定及焊縫的成形與質量。手工鎢極氬弧焊所使用的是氬氣。氬氣（Ar）是一種無色無味的單原子氣體，原子量為39.944，一般由空氣強化后，用分餾法制取。氬氣是一種惰性氣體，在常溫下與其它物質均不起化學反應，在高溫下也不溶于液態(tài)金屬中。故采用鎢極氬弧焊接有色金屬更為優(yōu)越。另外，氬氣對電弧的熱收縮效應較小，而且電位梯度和電流密度不大，維持氬弧燃燒的電壓較低，一般10V即可。故焊接過程中弧長發(fā)生變化，其電弧電壓變化不大，不易斷弧，這對手工鎢極氬弧焊非常有利。氬氣的性能參數及氬氣純度的技術要求見表1－6、表1－7。表1－6氬氣的性能參數分子量(或相對原子質量)密度(kg.m-3)(273K；0.1Mpa)電離電壓/(V)比熱容(273K時)/(J/g.K)熱導率(273K)/W.(m.k)-15000K時離解程度39.9441.78215.70.5230.0158不離解艾普爾換熱器（蘇州）有限公司壓力容器通用工藝守則第35章標題鋁及鋁合金的焊接通用工藝編號/GS-H12第3頁共4頁表1－7氬氣純度的技術要求項目名稱指標項目名稱指標氬含量（％）≥99.99氫含量ppm≤5氮含量ppm≤70總碳含量ppm（從甲烷計）≤10氧含量ppm≤10水份含量ppm≤204.鋁及鋁合金的焊接特點：4.1鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成氧化鋁（AL2O3）熔點高、非常穩(wěn)定，能吸潮，不易去除，可妨礙焊接的進行。焊接接頭內易生成氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等缺陷。需在焊接前對其進行嚴格的表面清理，清除其表面氧化膜，并在焊接過程中防止其氧化。4.2鋁的比熱容、電導率、熱導率比鋼大，焊接時的熱輸入將向母材迅速散失，因此，焊接時需采用能量集中的熱源，有時還要預熱。4.3鋁的線膨脹系數比鋼大，焊接時焊件的變形較大，因此，需采取預防焊接變形的措施。4.4鋁對光、熱的反射能力較強，熔化前無明顯色澤變化，焊接操作時會感到判斷困難。4.5鋁及鋁合金由液態(tài)凝固時氫的溶解度發(fā)生很大變化，急劇下降，極易形成氫氣孔，因此，對氫的來源要嚴格控制，以防止氣孔的形成。5.鋁及鋁合金手工鎢極氬弧焊焊接工藝要點5.1鋁及鋁合金焊前采用專用砂輪及砂布和丙酮及無水乙醇等嚴格清除焊接坡口及其兩側和焊絲表面的氧化膜及油污、水分等，其清除質量直接影響焊接接頭質量和力學性能。因此必須認真、仔細、徹底清除干凈。5.2鋁及鋁合金在高溫時強度很低，液態(tài)流動性能好，在焊接時金屬往往容易下塌，為了保證焊透而又不致塌陷，焊接時常采用墊板來托住熔池金屬，墊板可采用紫銅，不銹鋼等。墊板表面開一個圓弧形槽，以保證焊縫背面成形，也可以不加墊板單面焊又面成形，但要求操作熟練。5.3對薄、小件鋁及鋁合金的焊接一般不需預熱。厚度超過5－10mm的厚大鋁焊件，為了使焊接坡口附近達到需要的焊接溫度，減少氣孔等缺陷，焊前應進行預熱。一般將工件加熱到100－300℃左右。5.4焊后將殘存在焊縫及其附近的熔渣飛濺物等徹底清除干凈，否則在空氣，水分的作用下會破壞具有防腐作用的氧化鋁薄膜，而激烈地腐蝕鋁件。5.5某些鋁合金焊接時，在焊縫金屬中形成結晶裂紋的傾向性和在熱影響區(qū)形成液化裂紋的傾向性均較大。這些裂紋屬熱裂紋。防止這類裂紋的措施主要是改進接頭設計，選用合理的焊接材料及焊接工藝參數。5.6焊絲給送要均勻穩(wěn)定，焊絲的熔化端必須始終處在噴咀的氣體保護之中。收弧時電流必須衰減并填滿弧坑。6鋁及鋁合金手工鎢極氬弧焊接工藝參數見表1－8。艾普爾換熱器（蘇州）有限公司壓力容器通用工藝守則第35章標題鋁及鋁合金的焊接通用工藝編號/GS-H12第4頁共4頁表1－8鋁及