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铝合金焊接保护措施
1、焊前用化学+机械的方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物，顺序是先化学清洗，后机械打磨；
2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；
3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
焊接难点
（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。
（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面氧化膜吸附空气中的水分等。实践，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度达到99．99% 以上，但当水分含量达到20ppm时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，如果不采取加热等措施，焊缝就会明显出现气孔。同时，采用小电流慢速焊，加大焊缝冷却时间，并利用焊丝电弧进行熔池搅动，可以较好的帮助气体排出熔池。
（3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。
（5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。
（6）高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，破坏了焊缝金属的成形，有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
（7）无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态时，无明显的颜色变化，使操作者难以掌握加热温度

铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金元素组成的合金。一般采用交直流方波钨极氩弧焊和脉冲MIG焊进行焊接，脉冲MIG焊又分为一脉一滴脉冲MIG焊和高速脉冲MIG焊。脉冲MIG焊采用焊丝分为：纯铝焊丝301；铝硅焊丝4043；铝镁焊丝5356；保护气采用高纯度氩气：99.99%Ar。
铝合金具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点；随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。

由于铝及其合金化学活泼性很强和自身的属性，使得在焊接时较困难，对焊缝的质量控制要求较高，主要为：
1、铝及其合金，表面易形成氧化膜：Al2O3或MgO，且多具有难熔性质（Al2O3熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃）。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。
3、氧化膜（MgO）可以吸收较多的水分而形成焊缝气孔。
4、铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。
5、铝及其合金的线膨胀系数大约为碳钢的2倍；导热性又强，比钢约大一倍多；凝固时的体积收缩率较大，约为6.5％，而铁为3.5％。焊接后容易产生变形、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低等问题。
针对以上问题，采用四川玛瑞焊业发展有限公司高速脉冲MIG焊机可以很好的解决以上问题，同时获得的焊接质量。
高速脉冲MIG焊机焊接时电弧过度脉冲频率为3kHz—5kHz，自动形成压缩电弧，电弧电流密度大，从而使焊接时：
① 电弧更集中，小电流焊接时可以代替TIG焊
② 穿透力更强，不易造成未熔合
③ 搅拌力更大和更深，不易造成气孔和夹渣
④ 高速脉冲对Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快，热影响区小、变形小

另外，还得注意气孔的形成原因和焊接参数匹配。焊缝气孔的出现一般多为氢气孔。氢气孔的形成主要为：
1、弧柱气氛中的水分: 弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的原因。
2、焊丝、母材表面氧化膜的吸附水份：铝合金焊丝、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
3、保护气体不纯：保护气体多为氩气，氩气中含有水份或杂质，焊接时造成焊缝气孔。
一般说来，铝及其合金焊接线能量越大，焊缝性能下降的趋势也越大。对于熔合区，除了防止晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以，熔合区的变化主要是恶化塑性。因而焊接工艺参数应选用既不造成未熔合又不过烧的合理参数才能确保铝及其合金的焊接质量。

1070纯铝焊丝，铝含量≥99.5%,有的抗腐蚀性能，很高的导热与导电性能，以及的可加工性能。对经阳极化处理 的材料，需要配色时十分理想，推荐用于焊接1000系列铝合金。 典型化学成份：Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003，AL余量用途广泛用于铁路机车、电力、化学、食 品等行业。 执行GB10858-89标准铝及铝合金焊丝广泛应用于铝及铝合金氩弧焊及氧 -乙炔气焊时作填充材料。 焊丝的选择，主要根据母材的种类，对接头的抗裂性能、力学性能及抗腐蚀性能等方面的要求综合考虑
铝材具有的物理特性和力学性能，其密度低、强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等焊接结构的产品上。
（一）铝材的分类及牌号表示方法
1. 铝材的分类
（1）按有无合金成分，铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
（2）按压力加工能力，可分为变形铝和非变形铝（例如：铸铝）。
（3）按能否热处理强化，铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体，纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来进步强度。但是，铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相进步强度，称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相进步强度的称为不可热处理强化铝。
2. 牌号表示方法和状态代号
（1）四位数字体系牌号命名方法 1997年1月1号，我国开始实施GB/T16474?996《变形铝和铝合号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法，例如产业纯铝有1070、1060等，Al-Mn合金有3003等，Al-Mg合金有5052、5086等。
（2）四位字符体系牌号命名方法 1997年1月1号前，我国采用前苏联的牌号表示方法。一些老牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合，不能采用国际四位数字体系牌号代替，为保存国内现有的非国际四位数字体系牌号，不得不采用四位字符体系牌号命名方法，以便逐步与国际接轨。例如：老牌号LF21的化学成分与国际四位数字体系牌号3003不完全吻合，于是，四位字符体系表示的牌号为3A21。
四位数字体系和四位字符体系牌号个数字表示铝及铝合金的种别，其含义如下：
1）1XXX系列枣产业纯铝；
2）2XXX系列枣Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，；
3）3XXX系列枣Al-Mn合金；
4）4XXX系列枣Al-Si合金；
5）5XXX系列枣Al-Mg合金；
6）6XXX系列枣Al-Mg-Si合金；
7）7XXX系列枣Al-Mg-Si-Cu合金；
8）8XXX系列枣其它。

空分冷箱内塔容器为铝制容器，容器运输尺寸超长，为运输方便，通常分成上下两段运输，安装时需在现场组对焊接,但现场的焊接环境、焊接设备都不如在制造厂，因此我们从各方面采取措施，焊接质量。对焊接操作人员和检验人员提出了严格的要求：1）担任本设备焊接的焊工持有经国家技术质量监督局考核认证的操作证；2）焊接质检人员、无损探伤人员持有国家相关部门考试认证的操作证书；3）其他组对人员应熟知操作步骤、施工技术要求，配合焊工焊接质量。



1、焊接材料及相关设施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有质量书或合格书，质量不得低于国家现行标准的规定。材料使用前，应按国家现行标准的有关规定进行检查和验收；
2）焊丝根据母材材质选用牌号：铝镁合金焊丝ER5183；
3）采用4台工艺、性能稳定、灵敏度高的大功率WSME—500氩弧焊机进行焊接；
4）选用具有能满足安装需要的射线无损探伤检测设备；
5）现场要设有焊材室及烘干、去污设施，由专人负责焊材的保管、发放及回收工作。
2、施焊环境的要求
1）搭建密封的临时焊接小棚可以挡风、防雨。冬季施工时，在焊前进行适当的加温处理，环境温度低于5℃时，不应施焊；
2）氩弧焊焊接时的风速不应超过2m/s；
3）铝及铝合金焊接时，应选择晴朗天气，周围环境湿度在80%以下；
4）焊工施焊所用的脚手架要便于焊工操作，并要坚固、平整、无大间隙、不摆动。
3、焊接技术
1）施工顺序。塔上、下段对接坡口加工— 塔下段吊装就位—塔上段吊装—组对—焊缝焊接—射线探伤—不合格焊缝返修—射线探伤—验收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法兰箍调整，消除焊口的椭圆度，并焊好衬圈，清除铝屑。起吊时，焊口要用塑料布封闭。焊口内壁应对齐，当壁厚δ≤5mm时，内壁错边量不应大于0.5mm；当壁厚δ>5mm时，内壁错边量不应大于0.1δ，且不应大于2mm。具体坡口形式，见图1塔破口加工形式；


3）焊前准备。（1）气焊工具二套，作焊前预热用；（2）氩气纯度应大于99.99%；（3）清理工具：电动圆盘锯，锉刀，钢丝刷（轮），电动铣刀、刮刀等；（4）楔板修正焊缝错口用；（5）焊件组对前，用三氯乙烯等除去表面油污，两侧坡口的清理范围不应小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用锉刀、刮削、铣削或用钢丝刷清理至露出金属光泽，注意塔体壁厚减薄不能大于0.5mm；使用的钢丝刷应定期进行脱脂处理；（6）焊丝去除油污后，应用化学方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在温度为70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常温下浸泡2min，然后用温水洗净、晾干并保持干净清洁；（7）焊件和焊丝清理后在24h内使用，如超过24h，要重新清洗。（8）正式焊前应，用试板做好各项工艺参数的模拟试验，其母材材质、工艺条件、焊工、保护气均要和正式焊接时相同;试板长度不得小于500mm，试板焊接接头要射线检测，应符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ级，焊接试板不合格不得正式焊接。
4）焊接工艺。（1）焊接前，坡口、焊丝及不小于坡口两侧各50mm范围内的表面，用脱脂剂擦洗干净，用不锈钢丝刷清除氧化膜；清理下坡口时应向外刷，清理上坡口时，下部容器开口应用塑料布封好，防止铝屑进入容器内；（2）焊缝采用手工钨极氩弧焊双人单面焊，焊接时应注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接过程中随时检查垂直度，并利用焊接反变形方法及时调整，焊缝应不间断一次性焊完；（3）一周点固焊完毕，间隙会产生收缩，但起码要保持3~5mm的间隙。定位焊长度为40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）当环境温度小于5 ℃，壁厚大于8mm时焊前应用H01-20焊炬在焊缝坡口二侧均匀加温到100~200 ℃；因焊件厚度较大，应采用多层多道焊；（5）实际焊接时的焊接工艺参数应与试板模拟试验基本保持一致，对于不同的壁厚推荐表1焊接工艺参数；（6）多层多道焊时，每焊完一遍应用机械方法清理氧化膜，为焊接质量，层间温度不得超过65 ℃；（7）焊接过程中，如点固焊开裂，造成错口，应停止焊接，经修复后方可继续焊接；（8）当钨极出现触钨现象时，停止焊接，将钨极、焊丝、溶池处理干净后，方可继续；（9）总的施焊原则是：大电流、快速焊；（10）焊缝除未焊透，有裂纹外，应尽量减少返修；多次返修会引起设备变形和影响焊接接头的质量（很容易产生裂纹），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圆形气孔）超标，应由设计、和监理单位协商处理，尽量不要返修；（11）焊接返修时，应用机械方法，将缺陷处铲除，并按焊接工艺评定参数进行焊接；同一部位的返修不得超过两次，否则要制定措施并经技术总负责人批准；（12）在焊接过程中应随时测量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完毕并经探伤检查合格后方可拆除；（13）焊接完毕，表面美观、平整，鳞纹均匀，没有表面气孔、裂纹等缺陷；然后RT检查，RT应不低于JB 4730—94—Ⅱ级片，PT为Ⅰ级。


4、塔焊缝返修
塔上下段焊缝射线探伤局部不合格时，进行塔焊缝的局部返修。返修前，用倒链吊挂上塔在冷箱骨架上，避免返修焊缝受重力影响。返修焊缝确定缺陷位置后，磨除缺陷，进行补焊，直至焊缝质量达到设计要求，焊口返修次数不准超过两次。
5、技术安全措施
1）严格执行单项工程安全技术措施中规定的各项规章制度。2）高空作业一定要系好安全带。3）焊接过程中，注意保护容器，避免损伤容器表面。4）引弧宜在引弧板上进行，引弧板和熄弧板的材料应与母材相同；5）焊接完毕，用记号笔在焊缝附近写上焊工号为探伤做好准备。6）电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳都可靠接地。焊接设备的安装、修理和检查须由电工进行，焊工不要私自拆修设备。7）电焊机要设单的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。8）更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。9）焊工应正确穿戴劳动防护用品，磨削钨棒时，应戴口罩、手套，磨完后须洗手。敲铲焊渣和清除铁锈时，应戴好手套和防护眼镜。在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。10）焊接场所有防火设备，易燃易爆物品距焊接场所至少10m；11）焊工在高空作业时，应严格采取预防措施，防止液态金属的飞溅，防止火灾的发生或灼伤下面的操作工人；12）氧气瓶和乙炔瓶应小心轻放，安全运输，分开放置，并相距5m以上；夏季作业时氧气瓶和乙炔瓶放在凉棚内，以防受到烈日曝晒，引起气体膨胀而发生爆炸事故；雷雨时，应停止露天焊接作业。13）焊接区域应放置安全，以免闲人进入。14）严格按各工种安全操作规程施工，严禁作业。
6、结束语
塔上下段的组对焊接是空分焊接施工中的重要焊缝之一，此焊接位置为横焊，要求焊工既要有过硬的焊接技术，又要熟知焊接变形知识，才能塔体在焊接过程中的质量，同时也要求每一个施工人员熟知操作步骤、遵守安全规程，才能圆满完成塔容器的组对焊接工作。

铝及铝合金在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位，它在世界年产量仅次于钢铁而居第二位，在有色金属中则居位。如果说铝合金初是在航空工业中崭露头角的话，那么近几十年来，除航空工业外，在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电工、化学工业及低温装置中已大量应用铝及铝合金，以制造各种部件、油箱、耐蚀容器及导线等。目前铝合金焊接结构中应用广的是防锈铝合金，即铝镁合金和铝锰合金。


▷保护气体的选择◁
焊接时所用的保护气体有惰性气体氩气（Ar）和氦气（He），生产上普遍使用氩气。用于焊接铝及铝合金的氩气满足下列纯度（体积分数）要求：氩气大于99.99%，氦气小于0.04%，氧气小于0.03%，水的质量分数小于0.07%。目前国内生产的氩气，其纯度一般能达到此要求，故在使用前不需再进行提纯处理。
▷钨电极的选用◁


氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高，不容易熔化挥发，但电子发射能力比钍钨、铈钨要差。在纯钨中加入质量分数为1.0%~2.0%的氧化钍（Tho）电极称为钍钨极。它的电子发射能力强，允许的电流密度高，电弧燃烧稳定。
▷溶剂的选择◁
在气焊、碳弧焊过程中，熔化的金属表面极易氧化而形成氧化膜，为焊接质量，用熔剂去除氧化膜及其他杂质。气焊、碳弧焊用的熔剂是各种钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物粉末的混合物。
▷焊丝的选用◁
在铝合金材料的焊接过程中，铝合金用焊丝的选用至关重要，选取前应该了解以下内容：
•是否所有的铝合金材料都可用作焊接填充合金？
•是否所有的铝合金都可以焊接？
•应避免发生的缺陷有哪些？
•如何选择焊接填充合金？
•选择时应当考虑的标准是什么？
▷铝合金系列需要了解◁
选择什么样的焊丝？
一种母材可以用多种铝合金焊材完成焊接 ，如5083-5083的焊接：可用 5356，5183，5556 等焊丝。但是每一种焊丝得到的焊接接头可能只能在某一个性能方面是佳的。选择佳的焊丝时，主要应考虑焊接件的终使用性能。整体来说，主要考察以下几个性能指标：


总之，选择铝合金焊丝过程中，只有在对铝件焊接及其应用中的许多相关变量进行了充分分析后，才能选择出合适的合金填料。

气孔产生原因：铝焊接气孔主要是氢进入焊接熔池而形成的。氢来源有：材料、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工的手套和环境湿度太高等，如焊丝被污染、材料及焊丝本身的氧化膜、送丝机构上有油污或汗渍等。预防措施：
6.1.1材料及焊丝内的含氢量≤0.4mL /100g；
6.1.2 被焊件表面应去除油污及氧化膜，存放时间不超过4h。表面清理后应用干燥、洁净、不起毛的物件覆盖坡口及两侧；
6.1.3 焊丝尽量使用抛光焊丝，不然处理方法同上；
6.1.4 保护气体内杂质含量：H2≤0.001%；O2≤0.02%；N2≤0.1%；H2O≤0.02%；
6.1.5保护气体管路：一般采用不锈钢管或铜管，软管采用塑料管而不能用橡胶等易吸水的软管；焊前应检查冷却水管道，确保不会漏水；当环境湿度很大时，应对保护气体进行加热对管路进行吹扫；
6.1.6 送丝机构：不得有油污，送丝管采用聚四氟乙烯管或尼龙，并焊前清理管内污染和冷凝水；
6.1.7现场环境：温度不宜超过25℃，相对湿度不超过50%，保持环境清洁；
6.1.8焊工：工作服装尽量是白色的，以便能及时发现和清理污染。焊时注意汗水和油渍不要再次污染焊件；
6.1.9 在焊前都应在试板上试焊，以便检查保护气体和管路是否合格。
6.1.10 焊接工艺上预防措施：用双面焊代替单面焊；每道焊缝薄时比厚时有利于气孔逸出；大直径焊丝有利于减少气孔；焊前预热、焊后缓冷；降低电弧电压、电流、降低焊接速度，有利于减少气孔。
6.2 裂纹产生原因：材料焊接性较差；选择焊丝时没考虑抗裂性；结构的拘束度过大。预防措施：
6.2.1 对焊接性较差的铝材在焊接前应考虑其抗裂性而不能只考虑强度；必要时可考虑对焊件进行退火后焊接，焊后再淬火时效。
6.2.2 选择抗裂纹性好的焊丝，如含Si等低熔点元素的焊丝。
6.2.3 尽量减少焊接接头的拘束度，合理安排焊接顺序，让焊缝能够有横向收缩余量，以减小焊接应力。没有必要定位焊的就不要焊定位焊，能双面定位焊的就不要单面定位焊。
6.2.4 尽量面焊为双面焊。
探伤要求：
1.封头拼缝焊后应进行RT，成形后再按规定RT或PT。
2.A、B类焊缝一般进行RT。
3.容器上的C、D类焊接接头进行PT。
4.铝材表面补焊焊缝进行PT。
5.铝卡具和拉筋的临时固定连接焊缝拆除后的焊痕等进行PT。
6.其他图样要求探伤的部位。