鋁-鋁合金管道無墊板（襯環(huán)）焊接工藝方法

田玉華 液化空氣（杭州）有限公司，杭州 310012

在空氣液化分離深冷技術(shù)中，鋁合金設(shè)備及管道大量在冷箱內(nèi)使用，由于鋁（鎂）合金金屬焊接在高溫下低強度和塑性特征，熔池易塌焰與焊穿，普遍采用背部墊板（即襯環(huán)）焊，見下圖，作為管道安裝焊接方法，由于管道內(nèi)加襯環(huán)，對于輸送富氧介質(zhì)，存在有如下不可接受的風險：

（1）管道與襯環(huán)間形成氣室空間，存在垃圾堆積風險；

（2）在疲勞工況下，襯環(huán)存在脫落的風險。

以上，是氧工況管道不可接受的潛在的安全風險。

在目前氣體公司中，液化空氣公司已嚴格禁止在富氧介質(zhì)管道內(nèi)留置有永久襯環(huán)，以避免潛在風險。為方便焊接工作、增加焊接質(zhì)量，臨時加設(shè)的襯環(huán)，要求焊縫合格后必須取出，由于管道尺寸、焊接位置、焊接成形不同，拆除襯環(huán)是一件廢工廢時、非常不容易的事情，當采用強力拆除時，易損傷管道內(nèi)壁，對一些特別位置固定口來說，甚至無法拆除。鑒于此，我們對鋁-鋁合金管道焊接方法進行改進，即采用無襯環(huán)對焊接法，原則如下：

（1）對于管道直徑大于DN550，在施工人員方便進入管道內(nèi)部時，可采用單面焊雙面成形，能較好地保證管道內(nèi)壁成形質(zhì)量，對口質(zhì)量及焊接方法參考。當采用單位單面焊雙面時，當人員進入管道內(nèi)部，應(yīng)服從安全管理要求，遵循受限空間安全管理規(guī)則；

（2）對于管道直徑小于DN550 時，采取單面坡口對焊法。根據(jù)現(xiàn)場大量實踐數(shù)據(jù)得出其完全可行，即能保證焊縫質(zhì)量，同時滿足焊接合格率要求，成為最具有典型性的焊接方法。

其技術(shù)措施及操作要點如下：

1 焊前準備

（1）無襯環(huán)焊是個熟練過程，必須充分練習、反復(fù)鍛煉，熟悉操作要求，掌握方法后方可實施；

（2）選擇性能較好的交流焊機，焊機運轉(zhuǎn)可靠，電流電壓表靈敏準確，檢查焊槍冷卻水流通狀況，使用潔凈的冷卻水源，確保焊槍正常工作；

（3）選用高純度氬氣，以保證焊接質(zhì)量；

（4）鋁管的切割采用電動圓盤鋸，用風動銑刀及合金鋼磨片加工、打磨坡口，嚴格控制齊邊、坡口質(zhì)量；

（5）坡口鈍邊1±0.5mm，當采用單面焊雙面成形時，可控件在1～3mm；

（6）坡口角度為60～65 度。

2 焊接工藝參數(shù)

（1）焊接電流：焊接電流在80～280A，根據(jù)焊接母材壁厚進行調(diào)整；

（2）氬氣純度：要求保證在99.99%；

（3）氬氣流速：約在4～20L/min，根據(jù)焊接母材壁厚進行調(diào)整；

（4）焊絲直徑：2～4mm；

以上參數(shù)可根據(jù)個人喜好及成形情況，焊接過程可適當進行調(diào)整。

（5）焊接時環(huán)境風速低于2M/S，相對濕度小于80%。

3 對口要求

（1）對口間隙小于1～2mm，要求間隙均勻，保證根部焊成形；

（2）焊口及附近的表面，須用機械工具清理至露出金屬光澤；

（3）坡口清潔符合要求，焊縫兩側(cè)清理范圍不應(yīng)小于50mm，并脫酯合格，清理后宜在8 小時內(nèi)完成焊接工作；

（4）對口點焊焊接參數(shù)選用與正式施工要求相同，并由合格的焊工擔任；

（5）安裝卡具以控制焊接變形，卡具的安裝當考慮在拆除時不應(yīng)損傷母材。

4 施焊

（1）焊接前焊件表面要求保持干燥潔凈；施焊過程防止二次污染的發(fā)生；

（2）焊接前確保焊槍、充氬管內(nèi)的空氣已排凈，氬氣流速正常；

（3）焊前加裝引、滅弧板，引弧、熄弧應(yīng)在引弧板與熄弧板上進行；

（4）焊前應(yīng)在試板上試焊，當確認各種參數(shù)調(diào)節(jié)符合焊接要求后方可正式焊接；

（5）焊槍噴嘴與工件之間距離6～10mm，焊嘴、焊絲間夾角為90°角，焊嘴、工作、焊絲三者的空間關(guān)系，推薦角度如下，焊接焊槍應(yīng)保持平穩(wěn)向前移動，弧長應(yīng)恒定；

（6）焊接過程，施工嚴格控制焊接電流、焊接電壓、氬氣流速、電流大?。?/p>

（7）焊絲和噴嘴的運動要求協(xié)調(diào)配合，送絲速度要求均勻，送絲速度以焊絲形成熔滴與母材；充分熔合，觀察間隙后是否充分熔透，達到最佳的迷透狀況為宜；

（8）焊接過程觀察、控制根部焊反面成形狀況，適應(yīng)調(diào)整焊接參數(shù)，避免背面焊道出面焊瘤；

（9）多層焊接時，層間溫度適宜控制在小于100 攝氏度，但不應(yīng)低于預(yù)熱濕度，并盡量減少焊接層數(shù)；

（10）施焊過程（雙面成形焊），清根徹底；

（11）其它：當焊件厚度大于10mm 時，應(yīng)進行焊前預(yù)熱到100 攝氏度；當環(huán)境溫度低于5 度時，無預(yù)熱要求的管件，應(yīng)在始焊處100mm 范圍內(nèi)，應(yīng)預(yù)熱到15 攝氏度起焊；有預(yù)熱要求的管件，應(yīng)在坡口兩側(cè)各100mm 范圍內(nèi)，預(yù)熱至100～150 攝氏度。

鋁-鋁合金焊接角度

5 焊后處理

（1）充分冷卻管道；

（2）拆除防變卡具，嚴禁損傷母材，并打磨平滑；

（3）對焊縫表觀進行，其要求：

①內(nèi)壁焊縫內(nèi)角不容許大于30°角，余度不宜超過1mm；

②內(nèi)壁焊縫不容許存在有飛濺及可視的深度氧化情況；

③內(nèi)壁焊縫不容許存在有焊瘤現(xiàn)象；

④焊縫表面不容許有裂紋、氣孔、夾渣、表面凹陷的存在；

⑤焊縫咬邊深度不容許大于0.5S，兩側(cè)咬邊的總長度不應(yīng)超過該焊縫全長的10%，并不大于100mm。

（4）檢測焊縫表觀質(zhì)量；

（5）按設(shè)計要求實施無損檢測；

（6）當焊縫存在返修情況時，同一部位返修次數(shù)不應(yīng)超過二次；

（7）焊縫僅在探傷合格后進行表面打磨處理；不容許打磨的焊縫不得進行打磨處理；

（8）做好相關(guān)焊接記錄工作。