MUHDPE合金管為您（nín）介紹鋁和鋁合金管焊接的特點和（hé）方法

MUHDPE合金管為您介紹鋁和鋁合金管焊接的特點和（hé）方法

1 鋁和鋁合金管焊接特點和方法

鋁合金由於重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性（xìng）好及低溫性能好等特（tè）點，被廣泛地應用於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（liàng）可減輕50%以上。因此，鋁及鋁合金除廣泛（fàn）地應（yīng）用於航空、航天和電工（gōng）等領域外，同時還越來越多的應用於石油化學工業（yè）。濮陽中原大化新建空（kōng）分裝置就大（dà）量使用了鋁鎂合金（主要（yào）有：5083、5183、5A02相（xiàng）當於舊牌（pái）號中的LF2、LF4）。

但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（xiàn）等問題。此（cǐ）類材質是被公認為是焊（hàn）接難度較大的被焊接材料，特別是小徑薄（báo）壁（bì）管的焊（hàn）接更（gèng）難掌握。因此（cǐ），解決鋁（lǚ）及鋁合金的這些（xiē）焊接缺陷是施工過程中必須解決的問題。

2 鋁及鋁合金的理化性能及焊（hàn）接（jiē）特（tè）點（diǎn）

2.1 易氧化

鋁和氧的親和力很強，在常溫下，鋁表麵就能被氧化成厚度約0.1～0.2m致密的AL2O3薄（báo）膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密（mì），能防止金屬（shǔ）的繼續氧化（huà），對自然防腐有利（lì），但它給（gěi）焊（hàn）接帶來了困難，這是由於氧（yǎng）化（huà）鋁的熔點（2050℃）遠遠超過了鋁（lǚ）的熔點（600℃左右），比重約為鋁的（de）1.4倍。在焊（hàn）接過程中（zhōng），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（de）導熱係數和比熱容

鋁的導熱係數約為（wéi）鋼的四倍（bèi），因此，焊接鋁材管時，比鋼管焊接要消耗更多的熱量，為得到好的焊接接頭，必需采用能量集中，功率大的熱源。

2.3 易形成（chéng）氫氣孔（kǒng）

鋁及（jí）鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液（yè）態時能大量吸收和溶解氫，在熔融狀態下（xià）溶解度為0.0069ml/g，而在高溫凝固狀態下為0.00036ml/g，前後相差近（jìn）20倍（bèi）。鋁的導熱（rè）係數很大，在相同的焊接工藝條件（jiàn）下，其冷卻速度為鋼的4-7倍，使（shǐ）金屬結晶加快（kuài），焊接熔（róng）池在快速冷（lěng）卻過程中，氫的溶解度急劇下降，此時析出大量（liàng）過飽和氣體，氫氣來不及析出在（zài）焊縫金屬中形成氣孔。因此，在（zài）焊接鋁（lǚ）材（cái）時，焊縫產（chǎn）生（shēng）氣孔的傾向很大。

2.4 易形成熱裂紋

鋁的線膨脹係數和結晶收縮率比鋼大約（yuē）一倍，易產生較大的焊接變形和應力，加（jiā）上某（mǒu）些雜質或（huò）合金元（yuán）素的不利影（yǐng）響，在剛性（xìng）較大的接頭中將導致產（chǎn）生裂紋。

2.5 燒穿和塌陷

鋁及鋁合金由固態轉變為液態時，由於沒有明顯的顏色變化，所以，不易判斷熔（róng）池的溫度。焊（hàn）接時，常（cháng）因溫度過高不（bú）易被察覺而導致燒穿或嚴重塌陷。

3 焊前準備

3.1 坡口加（jiā）工（gōng）采用機械加工法

MUHDPE合金管加工後的坡口表麵應平整、無（wú）毛刺和飛邊。坡口的形式一般為V型，無鈍（dùn）邊，坡（pō）口角度70°～75°為宜。不同壁厚的（de）對接（jiē）焊（hàn）應有14°的過渡段。

3.2 焊前準備

焊前將焊絲、焊管坡口及其坡口內外各30～50mm範圍內的油汙和（hé）氧（yǎng）化膜清除掉，清除順序和方法如下：用丙酮或四氯化（huà）碳等有（yǒu）機溶劑去除表麵油汙，坡口內（nèi）外兩側清除範圍應不小於50mm。清除油汙後，焊絲采用化學法，坡口易采用機械法，試管也采用化學法清除表麵氧化膜。

機械方法（fǎ），是坡口及其附（fù）近表（biǎo）麵可用銼削、刮削、銑（xǐ）削或用0.2mm左右的不鏽鋼絲刷清除至露（lù）出金屬澤，兩側的清除範圍（wéi）距坡口邊緣應不小於30mm，使用（yòng）的工具定期脫脂處（chù）理。

化學法（fǎ），是用（yòng）約70℃ 5～10%的NaOH溶液浸泡30～60秒後，或用（yòng）常溫5～10%的NaOH溶液（yè）浸泡3分鍾（zhōng）。接著用約15%的HNO3（常溫）浸泡2分鍾左（zuǒ）右後（hòu）用溫水清（qīng）洗。或用冷水衝洗，再使其完全幹燥。對已經（jīng）可靠表麵處理、並未被氧（yǎng）化或受汙染的焊絲，不再進行上述（shù）處理（lǐ）可直（zhí）接（jiē）使（shǐ）用。

清理好的坡口及焊絲，在焊（hàn）前不應再被玷汙，若無有用的防護措施，應在8小時內施焊（hàn），否則應重新進行清理（lǐ）。管道組對時，應做到內壁平齊，無毛刺、粒屑，其錯邊量應符合b≤0.5mm。內部不加襯圈焊口，要求間隙（xì）盡可（kě）能等於零，特別是仰焊部位，管內壁應倒1～1.5mm的圓角。

3.3 焊機的注意事項及其它（tā）

焊（hàn）機必須是交流TIG焊機，具有陡降的外特性和足夠的電容量，並且有參數穩定、調節靈活和安全（quán）可靠的使（shǐ）用性能，還應具有引弧、穩弧和消除直流分量裝（zhuāng）置，焊機（jī）上電流、電壓表應經（jīng）計量部門鑒（jiàn）定合格。焊機在使用前，先檢查接地是否完好，冷卻水路（lù）和氣（qì）路是否暢通，其各項功能（néng）須確保（bǎo）能正常工作。焊接場所應保持清潔，除應有防風、防雨雪設施外，還應保證焊接時的相對濕度≤80%，環境溫＞5℃。

4 焊接工藝

4.1 焊接材料的選擇

焊絲原則上選擇與母材成分相同的鋁及鋁合金焊絲或板條，氬氣純度＞99.95%，盡量（liàng）選用大直徑焊絲。在Al-Mg係鋁合金的弧焊中，通常都是推薦使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB-AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊條，對Al-Cu係鋁合金則推薦用01201和01217。

4.2 組對與點固焊

由（yóu）於鋁及鋁合（hé）金管導熱快、熔池（chí）結晶快，所以組對時不留間隙、鈍邊，應避免強製進行，以減少焊接後產生較大的殘餘應力，定位焊縫長度10-15mm為宜。定位焊位置在管（guǎn）的（de）7點、9點、12點（diǎn）處，定位焊焊縫常做（zuò）為正式焊縫保留，因此發（fā）現問題（tí）應及時處（chù）理。

焊前對定位焊表麵（miàn）黑粉、氧化膜進行清除，並將（jiāng）兩端修成（chéng）緩坡型，焊件不（bú）需要預熱，焊前在試板上試焊，當確（què）認無氣孔後（hòu）再進行正式焊接。采用高頻引弧，起弧點（diǎn）應越（yuè）過中心線20mm左右，並停留不動約2-3秒，然後在保證焊透的情況（kuàng）下，采（cǎi）用大（dà）電流、快速焊，焊絲不擺動，焊絲端部不應離開氬氣保護區。如離開氬氣保護區，焊絲端部應剪掉，焊絲與焊縫（féng）表麵的夾角宜在15°左右，焊槍與焊縫表麵的夾角宜保持（chí）在80°～90°之（zhī）間。

為增大氬氣保護區和增強保護效（xiào）果，可采用大直徑焊槍瓷嘴，加（jiā）大焊槍氬氣流量。當噴嘴（zuǐ）上（shàng）有明顯阻礙氬氣氣流流通的飛濺物附著（zhe）時，必須將飛（fēi）濺物清除或更換噴嘴。當鎢極端部（bù）出現汙染，形狀（zhuàng）不（bú）規則等現象時，必須修整（zhěng）或更換。鎢極（jí）不宜伸出噴嘴外，焊接溫度的控製主要是焊接速度和焊接電流大小的控製。

試（shì）驗結果表明，大電流、快速焊能防止氣孔的產生，這主（zhǔ）要是由於在焊接過程中以（yǐ）較快（kuài）速（sù）度焊透焊縫，熔化金屬受熱時（shí）間短，吸收氣體的機會少。收弧時（shí），注意填滿弧坑，縮小溶池，避免產生縮孔，終點的結合處應焊過20~30mm。停弧後，要延遲停氣6秒（miǎo），可（kě）旋轉的鋁及鋁合金管（guǎn）對接平焊時，焊炬（jù）應處於稍帶上坡（pō）焊位置，這樣有利於焊透。厚（hòu）壁管子（zǐ）底層焊時，可不填加焊絲，但以後的焊層需加焊絲。

5 焊接檢驗

按HGJ222--92《鋁及鋁合金焊接技術規範》對（duì）所（suǒ）有焊縫進行表麵和射線探（tàn）傷檢查。

6 實施（shī）效果

MUHDPE合（hé）金管（guǎn）采用上述（shù）焊接工藝，實際的焊接施工（gōng）中氣孔和燒穿問題得（dé）到了解決，焊接探傷合格率達到了97%。當然還（hái）存在背麵成型問題，這主要依靠操作者的感覺，對操（cāo）作者的技術要求較高。

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