由于鋁鎂合金無低溫脆性轉(zhuǎn)變性能，所以被廣泛應(yīng)用于空分裝置等低溫工況條件。雖然已經(jīng)應(yīng)用，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，鋁鎂合金的焊接并不是沒有困難，焊縫中的氣孔就是其中的一個(gè)主要問題，尤其是橫焊位置。
1．氣孔的特點(diǎn)及其影響因素
1..1．氣孔的特點(diǎn)
實(shí)踐證明，氫是鋁鎂合金焊接時(shí)產(chǎn)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
由于鋁鎂合金在高溫時(shí)吸收氫的能力很強(qiáng)，而在固態(tài)時(shí)又幾乎不溶解氫，所以焊縫金屬在冷卻過程中會(huì)大量析出氫。而鋁鎂合金的密度小，導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊縫在高溫停留時(shí)間短，不利于氣泡的逸出，所以鋁鎂合金焊接時(shí)更容易產(chǎn)生氣孔。同時(shí)，鋁鎂合金化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面容易形成熔點(diǎn)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(qiáng)，焊縫就越容易產(chǎn)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(hù)效果的一個(gè)重要參數(shù)。流量過小，氬氣挺度不夠，排除周圍空氣能力不夠，保護(hù)效果差。流量過大，不僅浪費(fèi)氬氣，而且紊流區(qū)擴(kuò)大，將空氣卷入保護(hù)區(qū)，反而降低了保護(hù)效果，使焊縫容易產(chǎn)生氣孔。
氬氣的純度是焊縫產(chǎn)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(chǎn)實(shí)踐證明，只有氬氣純度達(dá)到99.99%以上,才能焊接出高質(zhì)量的焊縫。
1.2.3．焊接工藝
焊件坡口形式、組對(duì)方法及焊接工藝參數(shù)是防止產(chǎn)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范圍內(nèi)，從而利用“陰極霧化”作用，提高焊接質(zhì)量。
焊接參數(shù)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(shí)間長(zhǎng)，增加氫的溶入。焊接速度過快，容易產(chǎn)生未焊透和未熔合缺陷。實(shí)踐證明，采用大電流，快速焊，形成淺小的熔池，不但有利于氣泡的浮出，而且避免了合金元素的燒損，從而減少氣孔的產(chǎn)生。
1.2.4．焊接操作技術(shù)
焊工熟練的操作技能，是保證焊縫質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焊接過程中要注意焊絲與工件表面的夾角，這個(gè)角度越小越好，一般不超過15°，否則送絲時(shí)焊絲容易被弧光提前熔掉而無法形成熔池，還可能產(chǎn)生紊流，使熔池得不到有效保護(hù)。同時(shí)，焊接過程中，不要把焊絲從保護(hù)氣體范圍內(nèi)拉出，以免造成焊絲的氧化和空氣進(jìn)入熔池。另外，鎢極伸出長(zhǎng)度及直徑也要適當(dāng)，避免造成保護(hù)氣體的污染。
1.2.5．環(huán)境因素
焊接環(huán)境也是影響焊縫質(zhì)量的因素之一。在高濕度的環(huán)境下，焊絲和氬氣管內(nèi)壁容易吸附結(jié)晶水，因此，環(huán)境相對(duì)濕度越低越好；當(dāng)風(fēng)速過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偏弧而無法焊接；當(dāng)環(huán)境溫度低于-5℃時(shí)，施焊時(shí)便需要預(yù)熱。
2．焊接工藝實(shí)例
以濟(jì)南鋼廠4000Nm3/h空分裝置為例。其主冷塔材質(zhì)為L(zhǎng)F4，直徑為∮3200mm，高69000mm，分2段運(yùn)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(shí)焊接，雙把焊接參數(shù)一致，焊接電源為交流。
2.1．焊前準(zhǔn)備
2.1.1．坡口加工及焊前注意事項(xiàng)
坡口加工前首先采用蒸汽將母材表面的油污等雜物清理干凈，然后采用銑刀進(jìn)行加工，坡口尺寸見圖1。不等厚處按1:4的比例進(jìn)行磨削。
焊絲已經(jīng)光化處理，使用前注意不要污染。
焊工在焊接時(shí)要帶干燥、整潔的線手套，并用布袋裝焊絲，手套和布袋不得有油脂，油漆和其它雜質(zhì)，以免焊絲受污染，影響焊接質(zhì)量。
2.1.2．組對(duì)與定位焊
清理后的焊件應(yīng)及時(shí)組對(duì)施焊，超過8小時(shí)要重新清理。
點(diǎn)固焊每隔350mm焊30mm，焊接工藝與正式焊接相同。
2.1.3．焊前預(yù)熱
為降低焊縫的冷卻速度，以利于氣體逸出，焊前應(yīng)將焊縫兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)預(yù)熱80—120℃。
2.2．焊接工藝參數(shù)
焊接采用多層多道焊，具體焊接工藝參數(shù)見表1。
表1 焊接工藝參數(shù)
| 層數(shù) | 鎢極直徑 （mm） | 鎢極伸出長(zhǎng)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 |
| 其余 | 5 | 4—5 | 5 | 16 | 16—18 | 300—320 | 35 | 45 |
2.3．操作要點(diǎn)
每焊完一層后用專用不銹鋼絲刷（無油脂）清理焊縫表面和坡口面的氧化膜后再進(jìn)行下一層的焊接，并嚴(yán)格控制層間溫度。
熄弧時(shí)氬氣保護(hù)要繼續(xù)維持5—8秒的時(shí)間，避免產(chǎn)生氣孔。
預(yù)熱時(shí)采用氧—乙炔焰，加熱要均勻，達(dá)到規(guī)定溫度后方可焊接。
如果發(fā)生鎢極觸及焊絲或熔化金屬時(shí)應(yīng)立即停止焊接，并將觸鎢部分的焊縫金屬鏟除后重新在引弧板上引弧，待到電弧燃燒穩(wěn)定后繼續(xù)進(jìn)行焊接。
3．結(jié)論
手工鎢極氬弧焊焊接鋁鎂合金產(chǎn)生氣孔的原因是多方面的，控制產(chǎn)生氣孔要從焊接工藝、操作技能及環(huán)境因素等多方面考慮。
采用本文所述的焊接工藝進(jìn)行施焊后，主冷塔對(duì)接焊縫按JB4730標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)100%射線檢驗(yàn)后，焊接一次合格率100%。其中Ⅰ級(jí)片46張，Ⅱ級(jí)片2張，有效地控制了氣孔。
魯公網(wǎng)安備 37020602000170號(hào)
