铝及铝合金焊接施工工艺设计

1、铝及铝合金焊接施工技术标准1适用范围本工艺标准适用于铝及铝合金的手工TIG焊和MIG焊。2施工准备2.1铝及铝合金的焊接除应符合本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律、法规和规定。下列文件中的条款通过引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件的最新版本适用于本标准。轧制铝及铝合金薄板GB/T-3880-1997铝及铝合金热挤压管第1部分:无缝圆管GB/T4437.1-2000铝及铝合金拉拔(轧制)无缝钢管GB/T6893-2000铝及铝合金焊丝GB/T10858铝及铝合金焊管GB/T10571铝制焊接容器JB/T4734-20022.2材料一般规定工程使用的母材和焊丝应有出厂质量证

2、明书或质量复检合格报告，优先选用列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，并妥善保管母材和焊丝，防止损坏、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其应用范围应符合相应标准的规定，并提供材料的质量证明。母体材料2.2.2.1项目选用的基材应符合国家现行标准。当2.2.2.2对母材有特殊要求时，应在设计图纸或相应的技术条件上注明。2.2.2.3施工单位代用设备、容器、管道材料时，必须事先取得原设计单位的设计修改证明，并对修改部分做好详细记录。2.2.2.4严重损坏和生锈的基材不得用于本工程。焊接材料2.2.3.1母材焊接选用的焊丝应符合现行国家标准铝及铝合金用焊丝GB/T10858的规定。2.2.3.2选用焊丝时

3、，应综合考虑母材的化学成分、机械性能和使用条件，并应符合下列要求。(1)焊接纯铝时，应选用纯度与母材相同或高于母材的焊丝。(2)焊接铝锰合金时，应选用锰含量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。(3)焊接铝镁合金时，应选择镁含量与母材相同或高于母材的焊丝。(4)焊接异种铝及铝合金时，应选择与抗拉强度高的母材相对应的焊丝。2.2.3.3焊接使用的氩气应符合现行国家标准纯氩气GB4842的规定。2.2.3.4手工钨极氩弧焊焊条应选用铈钨焊条或钍钨焊条。焊接前，应根据焊接电流正确选择钨极直径。2.2.3.4钨电极的最大允许电流应符合下表。钨电极直径毫米34567最大允许电流a140160220240260

4、2803503703804202.3运营商2.3.1铝及铝合金建筑应有符合国家质量技术监督局或国家压力容器压力管道监察机构相关法律法规要求的质量管理体系。2.3.2主要操作人员:焊工、管道工和无损检测工。2.3.3从事铝及铝合金焊接的焊工必须持有国家质量技术监督检验检疫总局颁发的锅炉、压力容器、压力管道特种作业资格证书，并按相关标准为合格焊工。2.3.4铝及铝合金的无损检测应由持有国家有关部门颁发的无损检测人员资格证书的人员进行。2.4主要工具和机器2.4.1手工钨极氩弧焊采用交流氩弧焊机。2.4.2 MIG焊机采用半自动MIG焊机。2.4.3角磨机及配套的机械工具，如铣刀、不锈钢钢丝刷、锉刀

5、、刮刀等。2.4.4水冷氩弧焊枪。3施工技术3.1焊接工艺评定铝及铝合金材料的焊接工艺评定应按JB/T4734-2002铝焊接容器附录B的要求进行，或按设计要求进行。3.2焊工培训和考试3.2.1从事铝及铝合金材料焊接的焊工应经过培训和考试。考试包括基础知识和焊接操作技能两部分。基础知识考试合格后，方可参加操作技能考试，考试内容应与焊工的工作范围相适应。3.2.2铝及铝合金焊接的焊工考试可按JB/T4734-2000铝制焊接容器附录A的要求进行。铝衬里容器的焊工考试按铝和钢各自的考试规则进行，即铝的焊工考试按JB/T4734附录A进行，钢的焊工考试按国家质量监督检验检疫总局颁发的锅炉压力容器压

6、力管道焊工考试管理规则进行。3.3焊接工艺流程改进质量管理体系焊接工艺评定焊工培训和考试焊接工艺说明施工前准备材料入库和验证焊接设备和焊枪的调试和检查焊接工具设备焊缝质量的检查和验收。焊接严格执行工艺纪律和过程控制。焊后外观检查非破坏性试验母材焊接材料质量证明书外观检查3.4施工流程3.4.1焊接施工前，施工单位应根据焊接工艺评定报告编制焊接工艺规程(或焊接工艺指导书和焊接工艺卡)。3.4.2焊接场所应保持清洁，并有防风、防雨、防雪措施。相对湿度一般不应大于80%，环境温度不应低于5。3.4.3所使用的氩弧焊机必须具有适合焊接的电气特性，足够的电流容量，参数稳定，调节灵活，性能安全可靠。3.4

7、.4铝材可采用机械或等离子弧切割和切割，坡口宜采用机械方法加工。机加工的凹槽表面应平整，无毛刺和飞边。坡口类型和尺寸应根据接头类型、母材厚度、焊接位置、焊接方法、有无垫板和使用条件等确定。，并参照焊接工艺评定结果。3.4.5施工时，根据结构形式、焊接位置和施工条件，可在焊接背面加临时垫板。如果在焊缝背面加永久性垫板，应得到原设计单位的同意。对焊接质量没有不利影响的材料如不锈钢、碳钢或铜可用于垫板。3.4.6焊接前，应清除焊丝、焊接坡口及其附近表面的油污和氧化膜(如使用垫板，也应按同样要求清除其表面)。拆卸顺序和方法如下。用3.4.6.1丙酮或四氯化碳等有机溶剂清除表面油污，凹槽两侧清除范围应不

8、小于50毫米。3.4.6.2油污清除后，焊丝应采用化学方法，坡口应采用机械方法(或化学方法)清除表面氧化膜。机械法:可以用铣刀对沟槽及其附近表面进行铣、锉、刮或用直径0.2mm左右的不锈钢钢丝刷直接清理，直至露出金属光泽。两侧清洁范围距坡口边缘不小于30mm，使用的不锈钢钢丝刷要定期脱脂。化学:在70左右，5% 10% NaOH溶液中浸泡30 60分钟，再在15%左右HNO3(室温)中浸泡2分钟左右，然后用温水洗净，再在100左右烘干，使其完全干燥。经3.4.6.3清洗的焊件和焊丝在焊接前不得被污染，并应在8h内焊接，否则应重新清洗。3.4.7焊丝的选择3.4.7.1焊丝(包括填充丝)应使用抗

9、拉强度不低于母材标准的下限或规定值，且耐蚀性和塑性不低于或等于母材，能满足使用要求并具有良好焊接工艺性能的焊接接头。焊丝一般采用GB/T10858中相应的牌号，也可采用与母材同牌号的铝丝作为焊丝。焊丝可按GB/T3197药皮焊条用铝及铝合金焊丝制作。在3.4.7.2焊接的母材(容器、管道)有耐腐蚀要求时，当母材为同牌号纯铝时，焊丝的纯度不得低于母材，当母材为同牌号铝合金时，焊丝中所含的镁、锰等耐腐蚀合金元素的含量范围不得低于母材。焊接异种铝材时，应根据耐蚀性高的母材选择焊丝。SalMg-2、SalMg-3、SalMg-5和镁含量高于3%的焊丝不应用于3.4.7.3 65以上与腐蚀性介质接触的铝

10、制容器和管道。3.4.7.4和铝合金焊丝的选择见下表。3.4.7.4铝及铝合金焊丝的选择序列号相同的母材料等级焊条序列号异质母体金属焊条一个1060萨尔-3一个纯铝+铝锰合金SAIMn21050A萨尔-32纯铝，铝锰合金+5052，5A02SAlMg-1、SAlMg-5三1200SAL-1三纯铝+铝锰合金+5A03SAlMg-2四3003SAIMn四纯铝+铝锰合金+5083，5086SAlMg-3五3004SAIMn五纯铝+铝锰合金+5A06，5A05SAlMg-5六5052SAlMg-1七5A02SAlMg-1八5A03SAlMg-2九5083SAlMg-3105A05SAlMg-51160

11、61SAlMg-1、SAlMg-5和SAlSi-13.4.8焊缝组装要求3.4.8.1管道焊接件组装时，内壁应齐平，偏移量B应符合下列要求:当壁厚S5毫米，b0.5毫米时当壁厚s 5mm，b0.1S，b2mm时。组装3.4.8.2容器焊件时，偏差B应符合下列要求:纵向焊缝:当壁厚S5mm，b 0.5mm时当壁厚s 5mm，b0.1S，b2mm时。环焊缝:b0.2S，b5mm在3.4.8.3组装不同厚度的对焊件时，薄件的端面应位于厚件的端面内。当表面错边超过3mm或单面焊缝根部超过2mm时，厚板边缘应按下图进行加工。LS2S1LL4(S1-S2)或 14图3.4.8.33.4.8.4点焊(1)定

12、位焊缝应符合下列要求:焊接副可使铝定位板点焊在槽外或固定在槽内。焊接焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。定位焊缝应具有适当的长度、间距和高度，以保证有足够的强度，在焊接过程中不会开裂。如果在定位焊缝中发现缺陷，应及时处理。根部定位焊缝属于正式焊缝的一部分，其表面的黑粉和氧化膜也应清除，两端应修成缓坡形。拆卸定位板时，不应损坏母材。移除后，残留的焊肉应打磨至与母材表面齐平。3.5焊接工艺及注意事项3.5.1手工钨极氩弧焊采用交流电源，MIG焊采用DC电源，焊丝接在阳极上。焊机使用前，检查其接地是否良好，冷却水和气路是否畅通，各项功能是否能正常工作。3.5.2为减少焊接变形，应采用合理的焊接方法和顺

13、序，或进行刚性固定，并事先考虑收缩余量。3.5.3正式焊接前，可在试板上进行堆焊试验，调整工艺参数，确认无气孔后方可进行正式焊接。3.5.4在焊缝熔深和熔合良好的情况下，在焊接工艺允许的范围内，尽量采用大电流和快的焊接速度，焊丝的横向摆动幅度不超过其直径的三倍。3.5.5如无特殊要求，焊前不应预热焊件，多层焊时的层温应尽可能低，不应高于100。3.5.6焊接时，焊丝端头不应离开氩气保护区，焊丝与焊缝表面的夹角应在15左右，焊枪与焊缝表面的夹角应保持在80 90之间。厚度4mm的纵横焊缝，有条件时可采用双面同步氩弧焊打底焊。3.5.7在焊接过程中，必须清除焊接层中的氧化膜、多余的焊肉和其他焊接缺

14、陷。对于需要清理的双面焊或封底焊，应采用机械方法清理焊根。3.5.8铝引弧板和灭弧板应安装在纵向焊缝的两端。消除弧坑后焊接纵向环焊缝时，也宜在引弧板上引弧，待电弧燃烧稳定后再进行焊接。3.5.9当喷嘴上附着明显阻碍氩气流动的喷溅物时，必须清除喷溅物或更换喷嘴。当钨电极被污染或形状不规则时，必须进行修整或更换。3.6焊接工艺参数各种焊接方法的工艺参数选择见下表:表3.6(1)手工TIG焊焊接工艺参数基材厚度(毫米)钢丝直径(毫米)钨电极直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(a)焊接层数1.53232381241040110一个4835351014814100250131012

15、565612161216240300341416六6714181418280360451820六671620161828038056表3.6(2)手工钨极双面同步氩弧焊焊接工艺参数基材厚度(毫米)钢丝直径(毫米)钨电极直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流a464534121410126011081056341214121413017012145634121612161702101618564516181618210240注:焊接电流是指底焊时每个焊工的电流值。覆盖层由焊工焊接，焊接工艺参数见手工TIG焊接工艺参数。当母材厚度10mm时，焊前预热100 150。表3.6(3)

16、MIG半自动氩弧焊焊接工艺参数母材厚度(毫米)焊丝直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(一)弧电压焊接层数正面/反面8101.62.5202530140280203012/112142.5320253026030025302/1216182.5320303530036028352/220222.5320354033036035402/2表3.6(4)熔化极自动氩弧焊焊接工艺参数母材厚度(毫米)焊丝直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(一)弧电压焊接速度(厘米/分钟)焊接层数正面/反面10三28/173040280310242625401/112三28/1

17、73040290320242625401/116四28/173040380420263025401/120四28/173545460520283425401/125四28/174050480550283625401/13.7焊接环境3.7.1当焊接环境出现下列情况之一且无有效防护措施时，禁止焊接:3.7.1.1气体保护焊风速大于1.5m/s；3.7.1.2的相对湿度大于80%；3.7.1.3焊件温度低于53.7.1.4的雨雪环境3.7.2当焊件温度低于5时，应在初始焊接位置100mm范围内预热至15左右(指焊前不预热的情况)。3.8焊接修复3.8.1焊缝修补应在压力试验前进行。分析需要补焊的缺

18、陷原因，提出改进措施，编制补焊工艺。3.8.2修补前，应将缺陷清理干净，必要时可采用表面无损检测来确定。3.8.3焊缝返修应由合格的焊工进行，返修工艺措施应经焊接技术负责人批准。同一零件的修理次数不应超过两次。如果两次返修后仍不合格的焊缝再次返修，应经施工技术负责人批准。3.8.4补焊焊缝的性能和质量要求应与原焊缝相同。3.9产品焊接试板铝制压力容器的制造和组焊应按JB/T4734的要求进行。产品试板、检验方法、取样位置、试验方法和合格标准的要求按JB/T4734执行。4焊接质量检查4.1焊前检查包括4.1.1基材和焊接材料4.1.2焊接设备、仪器和工艺设备4.1.3焊接坡口和接头的组装和清理

19、焊工资格焊接工艺文件4.2焊接过程中的检查包括焊接规范参数4.2.2焊接工艺实施4.2.3实施技术标准图纸的实施4.3焊后检查包括4.3.1实际焊接记录4.3.2焊缝的外观和尺寸4.3.3产品焊接试板、焊接工艺规程检验试板(铝容器和设计要求)无损检测4.3.5压力试验和密实度试验4.4焊缝外观质量要求4.4.1焊缝外观质量要求表4.4.1焊缝外观质量要求基材厚度(毫米)过度焊接高度(毫米)咬合深度咬合长度表面压痕1030.5两侧咬边的总长度钢板总焊缝长度的10%管道焊缝总长度的20%除仰焊位置单面焊内表面 0.2壁厚 101/3母材厚度且 5mm0.84.4.2角焊缝的角高应等于或大于两焊件中较薄焊件母材厚度的70%，且不应小于3mm。4.4.3焊缝应与表面平滑过渡，表面不得有裂纹、未熔合、气孔、氧化夹渣等缺陷。5成品保护5.1焊缝完成后，禁止敲打或打碎焊缝和热影响区，装有仪表和调节阀的区域应加以遮挡和保护。5.2严禁在焊缝区附近点焊临时支撑。