压力容器的铝及铝合金的焊接工艺

PAGE1XX有限公司压力容器通用工艺守则第35章标题铝及铝合金的焊接通用工艺编号/GS-H12第1页共4页铝及铝合金具有优异的物理性能和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高、耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、铁道、舰船等工业的焊接结构产品。1.1常用铝及铝合金牌号及化学成分，见表1－1。表1－1常用铝及铝合金牌号和化学成分牌号化学成分（%）新旧SiFeCuMnMgCrNiZnTiZrAl其它备注1035L40.350.60.100.050.05V：0.050.100.0399.350.03纯铝1200L5Si+Fe：1.00.050.050.100.0599.000.05纯铝5A03LF30.5~0.80.50.100.3~0.63.2~3.80.200.15余量0.10铝镁5A05LF50.50.50.100.3~0.64.8~5.50.20余量0.10铝镁3A21LF210.60.70.201.0~1.60.050.100.15余量0.10铝锰2A12LY120.50.53.8~4.90.3~0.91.2~1.8Fe+Ni0.50.100.300.15余量0.10硬铝2A16LY160.30.36.0~7.00.4~0.80.050.100.10~0.20余量0.10硬铝1.2常用铝和铝合金牌号及力学性能，见表1－2表1－12常用铝和铝合金牌号及力学性能牌号材料状态σb（MPa）σ0.2（MPa）δ5(%)1035（L4）冷作硬化140100125A05（LF5）退火270150233A21（LF21）冷作硬化160130102A12（LY12）淬火并自然时效470330171.3铝及铝合金钨极氩弧焊常用焊丝牌号及适用母材牌号，见表1－3表8－33铝及铝合金钨极氩弧常用焊丝牌号及适用母材牌号焊接牌号焊丝型号符合标准适用母材牌号HS301SAL-3GBSAL-31035（L4）1200（L5）HS331SALMg-5GBSALMg-55A03（LF3）、5A05（LF5）HS321SALMnGBSALMn3A21（LF21）HS311SALSi-1GBSALSi-12A12（LY12）HS311SALSi-1GBSALSi-12A16（LY16）1.3.1铝及铝合金焊丝应符合GB10858-1998标准2.钨极及保护气体艾普尔换热器（苏州）有限公司压力容器通用工艺守则第35章标题铝及铝合金的焊接通用工艺编号/GS-H12第2页共4页2.1钨极钨极作为氩弧焊的电极，对它的基本要求是：发射电子能力要强；耐高温而不易熔化烧损；有较大的许用电流。钨具有很高的熔点（3410℃）和沸点（5900℃），强度大（可达850－1100MPa），热导率小和高温挥发性小等特点，因此适合作为非熔化电极。目前国内所使用的钨极有纯钨极（牌号：W1、W2）；钍钨极（牌号：WTh-10、WTh-15）；铈钨极（牌号：Wce-20）三种。三种钨极的性能比较见表1－4；不同直径钨极的许用电流范围见表1－5。表1－4钨极的性能比较名称空载电压电子逸出功小电流下断弧间隙弧压许用电流放射性剂量化学稳定性大电流时烧损寿命价格纯钨高高短较高小无好大短低钍钨较低较低较长较低较大小好较小较长较高铈钨低低长低大无较好大长较高注：我公司常用的钨极为铈钨极（WCe-20）表1－5不同直径钨极许用电流钨极电流（A）交流（A）正接（电极－）反接（电极＋）直径㎜纯钨钍钨、铈钨纯钨钍钨、铈钨纯钨钍钨、铈钨1.640－13060－15010－2010－2045－9060－1252.075－180100－20015－2515－2565－12585－1602.5130－230160－25017－3017－3080－140120－2103.2160－310225－33020－3520－35150－190150－2504.0275－450350－48035－5035－50180－260240－3503保护气体氩气焊接时，保护气体不仅仅是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质，因此保护气体的物理特性、化学特性等不仅影响保护效果也影响到电弧引燃、焊接过程的稳定及焊缝的成形与质量。手工钨极氩弧焊所使用的是氩气。氩气（Ar）是一种无色无味的单原子气体，原子量为39.944，一般由空气强化后，用分馏法制取。氩气是一种惰性气体，在常温下与其它物质均不起化学反应，在高温下也不溶于液态金属中。故采用钨极氩弧焊接有色金属更为优越。另外，氩气对电弧的热收缩效应较小，而且电位梯度和电流密度不大，维持氩弧燃烧的电压较低，一般10V即可。故焊接过程中弧长发生变化，其电弧电压变化不大，不易断弧，这对手工钨极氩弧焊非常有利。氩气的性能参数及氩气纯度的技术要求见表1－6、表1－7。表1－6氩气的性能参数分子量(或相对原子质量)密度(kg.m-3)(273K；0.1Mpa)电离电压/(V)比热容(273K时)/(J/g.K)热导率(273K)/W.(m.k)-15000K时离解程度39.9441.78215.70.5230.0158不离解艾普尔换热器（苏州）有限公司压力容器通用工艺守则第35章标题铝及铝合金的焊接通用工艺编号/GS-H12第3页共4页表1－7氩气纯度的技术要求项目名称指标项目名称指标氩含量（％）≥99.99氢含量ppm≤5氮含量ppm≤70总碳含量ppm（从甲烷计）≤10氧含量ppm≤10水份含量ppm≤204.铝及铝合金的焊接特点：4.1铝在空气中及焊接时极易氧化，生成氧化铝（AL2O3）熔点高、非常稳定，能吸潮，不易去除，可妨碍焊接的进行。焊接接头内易生成气孔、夹杂、未熔合、未焊透等缺陷。需在焊接前对其进行严格的表面清理，清除其表面氧化膜，并在焊接过程中防止其氧化。4.2铝的比热容、电导率、热导率比钢大，焊接时的热输入将向母材迅速散失，因此，焊接时需采用能量集中的热源，有时还要预热。4.3铝的线膨胀系数比钢大，焊接时焊件的变形较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。4.4铝对光、热的反射能力较强，熔化前无明显色泽变化，焊接操作时会感到判断困难。4.5铝及铝合金由液态凝固时氢的溶解度发生很大变化，急剧下降，极易形成氢气孔，因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。5.铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺要点5.1铝及铝合金焊前采用专用砂轮及砂布和丙酮及无水乙醇等严格清除焊接坡口及其两侧和焊丝表面的氧化膜及油污、水分等，其清除质量直接影响焊接接头质量和力学性能。因此必须认真、仔细、彻底清除干净。5.2铝及铝合金在高温时强度很低，液态流动性能好，在焊接时金属往往容易下塌，为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常采用垫板来托住熔池金属，垫板可采用紫铜，不锈钢等。垫板表面开一个圆弧形槽，以保证焊缝背面成形，也可以不加垫板单面焊又面成形，但要求操作熟练。5.3对薄、小件铝及铝合金的焊接一般不需预热。厚度超过5－10mm的厚大铝焊件，为了使焊接坡口附近达到需要的焊接温度，减少气孔等缺陷，焊前应进行预热。一般将工件加热到100－300℃左右。5.4焊后将残存在焊缝及其附近的熔渣飞溅物等彻底清除干净，否则在空气，水分的作用下会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，而激烈地腐蚀铝件。5.5某些铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大。这些裂纹属热裂纹。防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选用合理的焊接材料及焊接工艺参数。5.6焊丝给送要均匀稳定，焊丝的熔化端必须始终处在喷咀的气体保护之中。收弧时电流必须衰减并填满弧坑。6铝及铝合金手工钨极氩弧焊接工艺参数见表1－8。艾普尔换热器（苏州）有限公司压力容器通用工艺守则第35章标题铝及铝合金的焊接通用工艺编号/GS-H12第4页共4页表1－8铝及