学文网内容摘要：结合我公司承揽的某些工程中浓硝酸、空分装置中的1060纯铝管道、铝镁合金等管道及设备的成功焊接，证明对于铝及铝合金焊接，采用交流氩弧焊焊接工艺是一种质量可靠、焊接速度快、便于操作的焊接方法和技术。
关键词：铝及铝合金; 焊接; 交流氩弧焊
Abstract: combined with my company is responsible for some of the engineering, air separation unit of nitric acid unit 1060 pure aluminum pipe, aluminum and magnesium alloys, pipeline and successful welding equipment, for aluminum and aluminum alloy welding proof, adopting ac argon arc welding welding process is a kind of reliable quality, welding speed is quick and easy operation welding method and technology.
Keywords: aluminum and aluminum alloy; Welding; Alternating argon arc welding
中***分类号：TG4文献标识码： A 文章编号：
一、引言
目前我公司承建的安装工程，业主一般要求工期短，时间比较紧，对于我公司浓硝酸钝铝管道及空分铝合金管道焊接提出了更高要求。100%射线探伤要求，即要保证质量，又要保证工期，铝及其铝镁合金焊接，选择合适的焊接工艺，是保证质量和按期完工的重要保证。采用交流TIG焊工艺将是最佳的选择。
二、焊接特点
铝及铝镁合金具有良好的耐蚀性，高的比强度，导电性和导热性等特点，与钢相比，其线胀系数比钢大约2倍，故焊接时变形大；导热率为钢的5倍。熔点比钢低的多（铝熔点660℃，钢的熔点为1350°）；比热和熔解热也比较高，故局部加热困难，焊接时，必须采用大功率，热源集中的方法，有时需采用预热;并且还有易氧化，高温强度低的特点，因而给焊接带来一定困难。
1).氧化能力强，铝及铝合金化学结合力强，常温下表面就能被氧化而在表面生成一层致密、很薄但却耐高温、耐一定介质腐蚀的氧化膜—Al2O3，其熔点为2050℃（而钝铝660℃），比纯铝高3倍，且易吸潮，焊接时它将影响基体金属与填加金属的熔合，在焊缝中造成夹渣；氧化膜不导电，影响焊接电弧稳定性；同时氧化膜还吸附一定量结晶水，使焊缝产生气孔。从而降低接头的力学性能。
2).易产生气孔：铝及铝合金焊时最易产生气孔，主要为氢气孔：形成原因：主要在相变过程中液态铝及合金溶解氢的能力强，在焊接高温下熔池会溶入大量氢，而在冷却凝固时,铝及铝合金的导热性好，熔池很快凝固，气体来不及析出而残留在焊缝中形成氢气孔，主要来源工件、焊丝表面油污、水份、空气电弧中的水份等。
3).低的高温强度和塑性：纯铝在550℃时其强度、塑性明显下降，其自身重量就能使其下塌，给焊接单面焊双面成形带来很大困难，为防止塌陷，所以一般铝焊接需采用垫板或夹具,并控制好焊接参数。
4).散热快 ：由于铝的导热率高，局部升温慢，焊接时需用热输入大、热源集中的大功率电源。
5).无色泽变化 ：由于铝反光、反热性能好，铝及其合金在固态向液态转变时无显著的色泽变化，焊工在操作时很难掌握，给焊接操作带来很大难度。
6).易产生热裂纹：铝及合金的热膨胀数比钢大一倍，而凝固收缩率比钢大两倍，焊接时会产生较大的焊接应力，当成分中杂质超过规定范围时，在熔池凝固过程中将形成较多的低熔晶，两者共同作用结果，使焊缝容易产生热裂纹，为防止裂纹，当母材厚度大于5mm时，焊前有时应进行预热。
三、工艺选择
1).焊接方法，常用铝及铝合金焊接方法有：氧—乙炔焊、手工电弧焊、交流钨极氩弧焊（TIG焊，安装适用）、钎焊、磨擦焊、电阻焊、碳弧焊、电子束焊、等离子焊、熔化极氩弧焊等（车间内适用），对焊接方法选择，根据我们的施工生产条件及母材的牌号、工件厚度、结构形式、接头质量要求等因素考虑。氧—乙炔焊：变形大，效率低；手工电弧焊：在不具备TIG焊时用，成形差、质量低；熔化极氩弧焊：为自动、半自动，不适合复杂焊接环境；电阻焊：设备复杂。碳弧焊：劳动条件差，质量不稳；电子束焊：适用于大厚度；等离子焊和原子氢焊在目前现场预制和安装较少使用。
2)采用交流TIG焊具有以下特点：
a.焊接质量好，射线合格率高
选择合适的焊丝、钨极及焊接工艺参数及纯度符合要求的氩气，热量集中，电弧稳定，且焊接时交流在电流方向变化时，有一个半周相当于直流反接（工件为阴极）具有阴极破碎作用。且焊接时交流对工件表面有清洗作用，能保证焊缝金属的纯净。当进行射线探伤时，探伤合格率明显高于氧—乙炔、气焊和手工电弧焊，一次合格率达到99%，而I级片所占比例达到90%。所以选用交流氩弧焊工艺更能满足铝及铝合金管道焊接要求。
b.效率高、速度快
选用交流TIG焊工艺，通过实践证明，同一焊工采用交流TIG和氧—乙炔焊和手工电弧焊，焊接同样的铝及铝合金焊口，TIG焊工艺的焊接效率是氧—乙炔焊和手工电弧焊的两倍，而焊口成型好，干净，易熔合。在同样的障碍下氩电联焊比手工电弧焊更容易克服障碍。
c、工艺易于掌握，容易操作：
熟炼的氩弧焊工，操作明显比氧乙炔焊、手工电焊，对铝及铝合金管道全位置焊接顺手，可以降低焊工的劳动强度，而受到焊工们的欢迎。
d．综合效益明显：
经过我公司，对浓硝酸纯铝管和一套5000立方空分，一套2000立方空分铝合金管道的管道焊接，我们综合成本测定发现，TIG焊工艺效益明显，比氧乙炔焊手工电弧焊可降低，施工综合成本40%-50%，而明显缩短工期限。
四、交流TIG焊工艺
1、 焊前清理：焊前对焊丝、焊件坡口内外两侧50mm范围及衬环进行清理去污，去除氧化膜。衬环应点固在工件上，清理完毕应在4小时内进行施焊，否则应重新清理。
2、管道组对：我公司铝及铝合金管道选用交流TIG焊接工艺，焊接时采用：φ3铝及铝合金管道以下加套管角焊如***1，φ40-φ76铝及铝合金管道采用V坡口，对接不留间隙焊层一般1-2层（可视管壁厚度而定）如***2，φ89-φ610铝及铝合金管道开V坡口，对接为防止管内出现焊瘤加衬环如***3。
3、焊接材料：
纯铝焊接时选择焊丝不低于母材的纯度，由于焊接过程的高温作用而使合金元素有些烧损，降低耐腐蚀能力，所以铝合金的焊接材料应选用合金元素稍高于母材焊丝。
纯铝管道接选用TIG-HS301，φ3mm、φ4mm、φ5mm。
铝镁合金管道接选用TIG-HS331，φ3mm、φ4mm、φ5mm。
4、焊接参数选择
焊接参数见表1（表1铝及铝合金交流钨极氩弧焊工艺参数）
5、焊接操作：1）钨极端应修磨成半球状；氩气应选用纯度大于99.99%。
2）采用高频引弧。始焊处温度较低，应保证熔合良好。必要时采取加热。焊接过程中焊丝端部应在氩气保护区内，采用大电流快速焊法。
3）收弧时焊丝应向熔池内多送几滴铝水填满弧坑，以免产生缩孔及弧坑热裂纹。接头处所有焊缝无论有无缺陷都要用砂轮修磨成斜面，然后在焊接方向的反方向100mm处引弧，将焊把向回移动直至把原焊缝3-5mm长度全部熔化才开始送丝，直到焊完整个焊口。
五、焊接检验
铝及铝合金管道焊缝在100%焊缝外观检查的基础上，按照GB3323-87进
行射线探伤，探伤合格后铝管进行水压试验，铝镁金进行气压和落冷试验均一次成功。
我公司，纯铝及铝合金管道采用交流TIG焊接工艺工艺射线探伤结果（见表2）。
表2：X射线探伤结果
六、结论
经现场焊接验证，交流TIG焊接工艺对于铝及铝合金管道安装焊接是一种质量可靠，经济效益明显，焊接速度快的焊接工艺，满足了工程的要求。
参考文献：
《焊接工艺评定》：陕西化建焊培中心
《国家职业培训教程-焊工》:国家劳动和社会保障部技术指导中心
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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