氣孔產(chǎn)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(gòu)、焊工的手套和環(huán)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(gòu)上有油污或汗?jié)n等。預(yù)防措施:
6.1.1材料及焊絲內(nèi)的含氫量≤0.4mL /100g;
6.1.2 被焊件表面應(yīng)去除油污及氧化膜,存放時間不超過4h。表面清理后應(yīng)用干燥、潔凈、不起毛的物件覆蓋坡口及兩側(cè);
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(nèi)雜質(zhì)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(yīng)檢查冷卻水管道,確保不會漏水;當環(huán)境濕度很大時,應(yīng)對保護氣體進行加熱對管路進行吹掃;
6.1.6 送絲機構(gòu):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(nèi)污染和冷凝水;
6.1.7現(xiàn)場環(huán)境:溫度不宜超過25℃,相對濕度不超過50%,保持環(huán)境清潔;
6.1.8焊工:工作服裝盡量是白色的,以便能及時發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(yù)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(yù)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(chǎn)生原因:材料焊接性較差;選擇焊絲時沒考慮抗裂性;結(jié)構(gòu)的拘束度過大。預(yù)防措施:
6.2.1 對焊接性較差的鋁材在焊接前應(yīng)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(yīng)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(yīng)進行RT,成形后再按規(guī)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(fā)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(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。因此,鋁及鋁合金除廣泛的應(yīng)用于航空、航天和電工等領(lǐng)域外,同時還越來越多的應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)。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(xiàn)氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質(zhì)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(xù)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(dǎo)熱系數(shù)和比熱容 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)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(tài)時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)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(jié)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(chǎn)生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率比鋼大約一倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形和應(yīng)力,加上某些雜質(zhì)或合金元素的不利影響,在剛性較大的接頭中將導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)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(dǎo)致燒穿或嚴重塌陷。 3 焊前準備
焊接要求:
1.持證焊工應(yīng)按焊接工藝文件和其它文件焊接。
2.在焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時,應(yīng)采取有效防護措施,否則不準施焊:
1) 焊接環(huán)境不清潔,有灰塵、煙霧;
2) 焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s;
3) 焊接環(huán)境相對濕度大于80%;
4) 下雨、下雪的室外作業(yè);
5) 焊接溫度低于5℃;
3.鋁材產(chǎn)品焊接設(shè)在的場地,場地應(yīng)鋪設(shè)橡膠或絨布;焊接時應(yīng)遠離通風(fēng)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(chǎn)生陰極霧化的作用;熔化極氬弧焊則用直流反接。當由于設(shè)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(yù)熱:由于鋁材導(dǎo)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(yīng)預(yù)熱,但不超過100℃,焊時層間溫度也不超過100℃??梢暰唧w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(yīng)位于電弧正下方,而應(yīng)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(qū)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(yīng)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(yīng)先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。
7. 一條焊縫應(yīng)盡量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接時,應(yīng)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?;】討?yīng)填滿,接弧處應(yīng)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(yīng)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(guī)定時,應(yīng)不小于組成角焊縫兩邊構(gòu)件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍,且不應(yīng)小于3mm,在一般情況下不超過10 mm(按下圖);在襯里或復(fù)合板復(fù)合采用蓋板搭接角焊縫時,蓋板厚度構(gòu)成了角焊縫的一側(cè)邊長度L2一般較薄,使得焊腳長度受到側(cè)邊長度的限制,當L2≤4mm時,應(yīng)要求t≥0.7 L2。
11.C、D類接頭的焊縫與母材應(yīng)呈圓滑過渡。
12.焊縫和熱影響區(qū)表面應(yīng)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(yīng)有打弧點。
13.鋁材壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應(yīng)大于0.5mm,咬邊連續(xù)長度不應(yīng)大于100mm,焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不應(yīng)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(yù)留長度應(yīng)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(guī)定),但其它層應(yīng)加絲焊。
15.鋁焊接應(yīng)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(yīng)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。
鋁焊絲如何選擇
為了得到性能良好的焊接接頭,應(yīng)從焊接構(gòu)件使用目的考慮,選擇適合于母材的鋁焊絲作填充材料。
(1)焊縫金屬的裂紋敏感性
選擇具有熔化溫度低于母材的填充金屬,可大大減小熱影響區(qū)中晶間裂紋傾向。故用合金含量母材的焊絲作填充金屬,通??煞乐购缚p金屬裂紋。如含0.6%硅的6061合金,如果用6061作填充金屬,裂紋敏感性很大,但用含5%硅的4043焊絲作填充金屬,熔化溫度比母材低,在冷卻過程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂紋的收縮應(yīng)力,所以抗裂性良好。還應(yīng)注意避免產(chǎn)生對裂紋敏感的焊縫金屬成分,如在鋁合金焊縫中不希望有鎂與銅的組合,因此5000系列焊絲還應(yīng)用于焊接2000系列母材;面2219焊絲不應(yīng)用于5000系列的母材。
(2)接頭強度
焊接接頭的強度隨著焊絲的合金元素含量變化。即對于非熱處理合金的焊接接頭強度,按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中隨鎂、錳等含量增加,焊接接頭強度按5554、5654、5356、5183、5556的順序增加。
(3)接頭的加工性(塑性)
需要彎曲加工的焊接接頭,一般加工性受塑性的影響,而塑性隨著強度的而降低。特別是含3%鎂以上的母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)避免使用含硅的焊絲(4043、4047)。這種組合形成大量的Mg2Si,塑性下降。
(4)陽極氧化處理后的色差
為了提高耐蝕性,焊后常進行陽極氧化處理,若焊縫金屬的成分明顯不同于母材,或焊縫金屬的鑄造組織不同于母材的壓延組織,焊縫金屬在陽極氧化工藝處理后產(chǎn)生色差。例如含硅的4000系焊絲的焊縫陽極氧化處理后呈灰黑色,2000第、5000系和6000系母材呈銀白色。所以若外觀顏色匹配是重要指標時,選擇焊絲時考慮所形成焊縫組織的成分及組織。
(5)高溫下接頭的力學(xué)性能及耐蝕性
含3%鎂以上的5000系焊絲(5654、5356、5556、5183)應(yīng)避免在使用溫度65攝氏度以上的結(jié)構(gòu)中采用,因為這些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感,在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。
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GMT-NAK80gt;0.5~3.2mm HRC
38~42塑料射出模、鏡面鋼。高硬度,鏡面效果特佳,放電加工性良好,焊接性能,研磨后,光滑如鏡,為世界進步,塑模鋼,加入易削元素,切削加工容易,具高強韌性及耐磨不變形特性,適合各種透明塑料產(chǎn)品之模具鋼。預(yù)熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產(chǎn)生融合不良及等缺陷。
GMT-S136gt;0.5~1.6mm
HB~400塑料射出模,抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度,拋光性良好,抗銹防酸能力,熱處理變型少,適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,耐腐蝕及容易加工之模件及夾具,超鏡面耐蝕精密模具,如橡膠模具、照相機部件、透鏡、表殼等。
GMT-皇牌鋼gt;0.5~2.4mm HB~200鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花,S45C、S55C鋼材等修補。質(zhì)地細密、軟、易加工、不會有氣孔產(chǎn)生,預(yù)熱溫度200~250℃后熱溫度350~450℃。
GMT-BeCu(鈹銅)gt;0.5~2.4mm
HB~300高導(dǎo)熱的銅合金模具材料,主加元素為鈹,其適用于塑料注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。鎢銅材料則應(yīng)用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機械設(shè)備等。
GMT-CU(氬焊銅)gt;0.5~2.4mm HB~200此焊支用途廣泛,可焊補電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補。機械性能良好,可用于銅合金之焊接修補,也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。
GMT-油鋼焊絲gt;0.5~3.2mm HRC 52~57沖裁模、量規(guī)、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷沖壓,手飾壓花模等,通用工具鋼、耐磨、油冷。
MT-hs221錫黃銅焊絲。性能特點:HS221焊絲含少量錫、硅的黃銅焊絲,用于黃銅的氣焊及碳弧焊,也廣泛用于釬焊銅、鋼、銅鎳合金等。銅及銅合金焊絲適用的焊接方法有氬弧焊、氧-乙炔焊及碳弧焊。
GMT-hs211力學(xué)性能好。銅合金氬弧焊及鋼的MIG釬焊用。
GMT-hs201,HS212,HS213,HS214,HS215,HS222,HS225銅焊絲。
GMT-1100、1050、1070、1080純鋁焊絲。性能特點:用于MIG和TIG焊接的純鋁焊絲。此種焊絲在陽極處理后具有很好的顏色配比性。適用于電力應(yīng)用,抗蝕性很好,導(dǎo)通性優(yōu)良。用途:船舶運動器材電力
純鎳焊絲特點
1、具有可焊性,較高的導(dǎo)電性,適宜的線膨脹系數(shù)。
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(tài)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(xué)工業(yè),是真空電子器件中重要的結(jié)構(gòu)材料。 純鎳絲根據(jù)材質(zhì)可分為N4和N6。
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