氣孔產生原因:鋁焊接氣孔主要是氫進入焊接熔池而形成的。氫來源有:材料、焊絲、保護氣體、送絲機構、焊工的手套和環境濕度太高等,如焊絲被污染、材料及焊絲本身的氧化膜、送絲機構上有油污或汗漬等。預防措施:
6.1.1材料及焊絲內的含氫量≤0.4mL /100g;
6.1.2 被焊件表面應去除油污及氧化膜,存放時間不超過4h。表面清理后應用干燥、潔凈、不起毛的物件覆蓋坡口及兩側;
6.1.3 焊絲盡量使用拋光焊絲,不然處理方法同上;
6.1.4 保護氣體內雜質含量:H2≤0.001%;O2≤0.02%;N2≤0.1%;H2O≤0.02%;
6.1.5保護氣體管路:一般采用不銹鋼管或銅管,軟管采用塑料管而不能用橡膠等易吸水的軟管;焊前應檢查冷卻水管道,確保不會漏水;當環境濕度很大時,應對保護氣體進行加熱對管路進行吹掃;
6.1.6 送絲機構:不得有油污,送絲管采用聚四氟乙烯管或尼龍,并焊前清理管內污染和冷凝水;
6.1.7現場環境:溫度不宜超過25℃,相對濕度不超過50%,保持環境清潔;
6.1.8焊工:工作服裝盡量是白色的,以便能及時發現和清理污染。焊時注意汗水和油漬不要再次污染焊件;
6.1.9 在焊前都應在試板上試焊,以便檢查保護氣體和管路是否合格。
6.1.10 焊接工藝上預防措施:用雙面焊代替單面焊;每道焊縫薄時比厚時有利于氣孔逸出;大直徑焊絲有利于減少氣孔;焊前預熱、焊后緩冷;降低電弧電壓、電流、降低焊接速度,有利于減少氣孔。
6.2 裂紋產生原因:材料焊接性較差;選擇焊絲時沒考慮抗裂性;結構的拘束度過大。預防措施:
6.2.1 對焊接性較差的鋁材在焊接前應考慮其抗裂性而不能只考慮強度;必要時可考慮對焊件進行退火后焊接,焊后再淬火時效。
6.2.2 選擇抗裂紋性好的焊絲,如含Si等低熔點元素的焊絲。
6.2.3 盡量減少焊接接頭的拘束度,合理安排焊接順序,讓焊縫能夠有橫向收縮余量,以減小焊接應力。沒有必要定位焊的就不要焊定位焊,能雙面定位焊的就不要單面定位焊。
6.2.4 盡量面焊為雙面焊。
探傷要求:
1.封頭拼縫焊后應進行RT,成形后再按規定RT或PT。
2.A、B類焊縫一般進行RT。
3.容器上的C、D類焊接接頭進行PT。
4.鋁材表面補焊焊縫進行PT。
5.鋁卡具和拉筋的臨時固定連接焊縫拆除后的焊痕等進行PT。
6.其他圖樣要求探傷的部位。
5183(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻。不可以熱處理,熔化溫度為:579℃~638℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),,密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發明,用于5083及類似的高強度的鋁合金材料的焊接,它的焊接強度要5356.
鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由于重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用于各種焊接結構產品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結構重量可減輕50 %以上。因此,鋁及鋁合金除廣泛的應用于航空、航天和電工等領域外,同時還越來越多的應用于石油化學工業。濮陽中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有:5083、5183、5A02相當于舊牌號中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過程中,易出現氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質是被公認為焊接難度較大的被焊接材料,特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此,解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過程中解決的問題。
2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
2.1 易氧化 鋁和氧的親和力很強。在常溫下,鋁表面就能被氧化成厚度約0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密,能防止金屬的繼續氧化,對自然防腐有利,但它給焊接帶來了困難,這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠遠超過了鋁的熔點(600℃左右),比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,會阻礙金屬之間的熔合,易形成夾渣,而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份,焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2.2 較大的導熱系數和比熱容 鋁的導熱系數約為鋼的四倍,因此,焊接鋁材管時,比鋼管焊接要消耗更多的熱量,為得到的焊接接頭,必需采用能量集中,功率大的熱源。
2.3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導熱系數很大,在相同的焊接工藝條件下,其冷卻速度為鋼的4~7倍,使金屬結晶加快,焊接熔池在快速冷卻過程中,氫的溶解度急劇下降,此時析出大量過飽和氣體,氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,在焊接鋁材時,焊縫產生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數和結晶收縮率比鋼大約一倍,易產生較大的焊接變形和應力,加上某些雜質或合金元素的不利影響,在剛性較大的接頭中將導致產生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態轉變為液態時.由于沒有明顯的顏色變化,所以,不易判斷熔池的溫度。焊接時,常因溫度過高不易被察覺而導致燒穿或嚴重塌陷。 3 焊前準備
焊接要求:
1.持證焊工應按焊接工藝文件和其它文件焊接。
2.在焊接環境出現下列情況之一時,應采取有效防護措施,否則不準施焊:
1) 焊接環境不清潔,有灰塵、煙霧;
2) 焊接環境風速大于或等于1.5m/s;
3) 焊接環境相對濕度大于80%;
4) 下雨、下雪的室外作業;
5) 焊接溫度低于5℃;
3.鋁材產品焊接設在的場地,場地應鋪設橡膠或絨布;焊接時應遠離通風口和門窗以避免影響氣體保護效果。
4.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流,以便產生陰極霧化的作用;熔化極氬弧焊則用直流反接。當由于設備所限采用直流焊接時,焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰,這時可用鋼絲刷或抹布擦去。對焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。
5.焊前預熱:由于鋁材導熱性能很強,因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時,焊前都應預熱,但不超過100℃,焊時層間溫度也不超過100℃。可視具體情況用火焰或遠紅外線板進行加熱。
6.在焊接過程中焊絲的填入點不應位于電弧正下方,而應位于熔池邊部,距電弧中心線約0.5~1.0mm處,焊絲填入點不得熔池表面或在電弧下橫向擺動,以避免影響母材熔化,破壞氣體保護而使金屬氧化;焊絲回撤時勿使焊絲未端露體保護區外,以免焊絲未端被氧化后再度送進時隨之帶入熔池。焊接時若鎢極碰到焊縫金屬應立即停止焊接,用金屬磨頭清除污染,并修磨鎢極;無論焊前還是焊接過程中,都應先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。
7. 一條焊縫應盡量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接時,應重疊10~20 mm。多層焊縫在進行下一道焊縫前,對前道焊縫進行表面顏色檢查,只允許銀白色;并清除表面污染、夾渣等缺陷。弧坑應填滿,接弧處應熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法:收弧時勻速抬高電弧,同時加速填充焊絲,直至電弧熄滅,使熄弧處焊縫局部凸出,必要時打磨超標的余高。在焊機上有衰減裝置時,此熄弧方法效果更好。
8.A、B類接頭焊縫的余高、余高差及寬度差下表 mm:
焊縫位置
焊縫余高
焊縫余高差
焊縫寬度差
鎢極氬弧焊
熔化極氬弧焊
手工焊、半自動焊
自動焊、機械化焊
平焊
0~3
0~5
0~2
0~3
0~2
除平焊外的其他焊縫位置
0~4
0~5
0~3
0~3
0~2
9.接管與殼體的D類焊縫當殼體厚度≤12mm時,一般應將殼體扳邊對接焊,扳邊高度為25~30mm。
10.C、D類接頭的焊縫厚度t,在圖樣上無其他規定時,應不小于組成角焊縫兩邊構件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍,且不應小于3mm,在一般情況下不超過10 mm(按下圖);在襯里或復合板復合采用蓋板搭接角焊縫時,蓋板厚度構成了角焊縫的一側邊長度L2一般較薄,使得焊腳長度受到側邊長度的限制,當L2≤4mm時,應要求t≥0.7 L2。
11.C、D類接頭的焊縫與母材應呈圓滑過渡。
12.焊縫和熱影響區表面應進行檢查,不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷,焊縫外不應有打弧點。
13.鋁材壓力容器焊縫表面不應有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應大于0.5mm,咬邊連續長度不應大于100mm,焊縫兩側咬邊的總長度不應超過該焊縫長度的10%。
14.換熱器換熱管焊接順序:管板組裝(換熱管預留長度應不少于4mm,以便后面的機加工);管端及管板清理;一端脹管;焊接一面管板;機加工未焊換熱管管端;脹管;管端及管板清理;焊接未焊一面的換熱管。焊接時層一般不加絲焊(層是否進行PT或氣密性檢測按規定),但其它層應加絲焊。
15.鋁焊接應注意坡口鈍邊較大,一般為2~6mm。對有墊板的接頭,鈍邊可適當減小。當鋁板較薄時,對接焊都應考慮扳邊對接焊,如當≤3mm考慮扳邊和不加絲焊。鋁焊接可采用雙面同時焊,背面加絲或不加絲視具體情況而定。
鋁及鋁合金資料密度低,強度高,熱電導率高,耐腐蝕才能強,具有的物理特性和力學功能,因而廣泛應用于工業商品的焊接構造上。長期以來,因為焊接辦法及焊接技術參數的選擇不當,構成鋁合金零件焊接后因應力過于會集發生嚴峻變形,或因為焊縫氣孔、夾渣、未焊透等缺點,致使焊縫金屬裂紋或原料疏松,嚴峻影響了商品質量及功能。
1.鋁合金焊絲材料特點
鋁是銀白色的輕金屬,具有的塑性、較高的導電性和導熱性,一起還具有抗氧化和抗腐蝕的才能。鋁很簡單氧化發生三氧化二鋁薄膜,在焊縫中簡單發生夾雜物,然后損壞金屬的連續性和均勻性,降低其機械功能和耐腐蝕功能。常見鋁合金母材和焊絲的化學成分及機械功能。
2.鋁合金資料的焊接難點
(1)很簡單氧化。在空氣中,鋁簡單同氧化合,生成細密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約2050℃),遠遠鋁及鋁合金的熔點(約600℃擺布)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的外表易吸附水分,焊接時,它阻止根本金屬的熔合,很簡單構成氣孔、夾渣、未熔合等缺點,引起焊縫功能降低。
(2)易發生氣孔。鋁和鋁合金焊接時發生氣孔的首要原因是氫,因為液態鋁可溶解很多的氫,而固態鋁幾乎不溶解氫,因而當熔池溫度疾速冷卻與凝結時,氫來不及逸出,簡單在焊縫中構成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的來歷很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲外表吸附空氣中的水分等。實踐,即便氬氣按GB/T4842標準需求,純度到達99.99%以上,但當水分含量到達20ppm時,也會呈現很多的細密氣孔,當空氣相對濕度80%時,焊縫就會顯著呈現氣孔。
(3)焊縫變形和構成裂紋傾向大。鋁的線脹大系數和結晶縮短率約比鋼大兩倍,易發生較大的焊接變形的內應力,對剛性較大的構造將促進熱裂紋的發生。
(4)鋁的導熱系數大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因而,焊接鋁和鋁合金時,比焊鋼要耗費更多的熱量。
(5)合金元素的蒸騰的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧效果下,很簡單蒸騰燒損,然后改動焊縫金屬的化學成分,使焊縫功能降低。
(6)高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低,損壞了焊縫金屬的成形,有時還簡單構成焊縫金屬塌落和焊穿表象。
(7)無色彩改變。鋁及鋁合金從固態轉為液態時,無顯著的色彩改變,使操作者難以把握加熱溫度。
鋁合金焊絲在焊接時容易出現哪些問題呢?出現這些問題的時候要怎么解決?現在由浙江宇光鋁材有限公司來分析整理一下這些問題:
(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩定,不易去除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊縫產生氣孔。焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護,防止其氧化。鎢極氬弧焊時,選用交流電源,通過“陰極清理”作用,去除氧化膜。氣焊時,采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時,可加大焊接熱量,例如,氦弧熱量大,利用氦氣或氬氦混合氣體保護,或者采用大規范的熔化極氣體保護焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
(2)鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中,大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得的焊接接頭,應當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預熱等工藝措施。
(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大,焊件的變形和應力較大,因此,需采取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗,當含硅5%~6%時可不產生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
(4)鋁對光、熱的反射能力較強,固、液轉態時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
(5)鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫,固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中,氫來不及溢出,極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來源。因此,對氫的來源要嚴格控制,以防止氣孔的形成。
(6)合金元素易蒸發、燒損,使焊縫性能下降。
(7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱會使熱影響區的強度下降。
純鎳焊絲特點
1、具有可焊性,較高的導電性,適宜的線膨脹系數。
2、高溫下強度較好,電阻率較低 。
3、熔點高、耐蝕、機械性能好,在熱冷狀態下都有較好的壓力加工性,易除氣,適用于無線電、電光源、機械制造、化學工業,是真空電子器件中重要的結構材料。 純鎳絲根據材質可分為N4和N6。
13年