鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于焊接鋁及鋁合金設(shè)備或管道的方法。本發(fā)明專利技術(shù)鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，包括下列步驟：兩個(gè)焊件需要焊接的端面形成相互平行的待焊接面，兩個(gè)待焊接面的內(nèi)側(cè)邊上均倒角，從而在兩個(gè)焊件對接后在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，其尖端距離焊件內(nèi)壁0.5~1.0mm，開口角度為40~50°；對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面、V形小倒角均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理；兩焊件進(jìn)行無間隙組對；在焊件外側(cè)進(jìn)行定位焊；采用不加焊絲自熔法或添加少量焊絲完成根部焊道的焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15~20L/min，電流為100~110A，電壓為15~18V，速度為7~9cm/min；添加焊絲完成蓋面層焊接。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鋁及鋁合金焊接領(lǐng)域，特別是涉及一種用于。
技術(shù)介紹
由于鋁及鋁合金具有良好的耐蝕性且不會(huì)有鐵污染物料；具有超低溫使用性能(即使在_269°C仍不存在脆性轉(zhuǎn)變)；用它制造設(shè)備和管道具有相對重量最輕等特點(diǎn)，所以在石油化工、冶金、電力、船舶等行業(yè)的設(shè)備和管道工程中廣泛應(yīng)用。例如目前大多數(shù)空氣分離裝置的設(shè)備和管道主要采用鋁合金材料；許多化工裝置的腐蝕性物料貯存設(shè)備也大量采用了鋁及鋁合金材料。其中鋁及鋁合金設(shè)備和管道的現(xiàn)場焊接已成為這些工程中至關(guān)重要的施工環(huán)節(jié)。 鋁及鋁合金設(shè)備和管道的焊接方法主要是手工鎢極氬弧焊和半自動(dòng)熔化極氬弧焊，焊縫的根部打底焊通常采用開坡口、預(yù)留間隙的焊接工藝。雖然能夠?qū)崿F(xiàn)單面焊雙面成形，但仍然存在一些難以解決的問題，如大量出現(xiàn)的焊接氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，焊接一次合格率很低，僅達(dá)到70%左右。由于鋁及鋁合金的焊接熔敷金屬在高溫下熔點(diǎn)低、流動(dòng)性強(qiáng)，根部焊道成形困難，組對間隙過大易導(dǎo)致產(chǎn)生塌陷、焊瘤等缺陷；組對間隙過小又易產(chǎn)生未焊透、未熔合缺陷。由于鋁具有較高的熱導(dǎo)率和比熱容，使得大尺寸設(shè)備和管道的焊接未熔合問題更加突出。鋁及鋁合金的焊接熔池金屬由固態(tài)變成液態(tài)時(shí)沒有明顯的色澤變化，使焊工不易區(qū)分熔池和母材，出現(xiàn)上述焊接缺陷的機(jī)率更大。在空氣分離裝置中的鋁鎂合金設(shè)備和管道中，為解決上述焊接質(zhì)量問題，通常采用在焊縫背面加襯墊的組合焊接方法以實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，但存在的問題是減小了管道內(nèi)截面積，增加了對管道流體介質(zhì)的阻力，并且增加了工程成本和焊接輔助工作時(shí)間(增加了襯墊材料、坡口間隙、襯墊加工和安裝的工序)。焊縫背面是否允許加襯墊焊接，還須取得設(shè)計(jì)單位的同意。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單的，焊接過程中不使用襯墊，減少了焊接工作量，同時(shí)能夠提高一次焊接的合格率。在焊接厚度小于等于4毫米的焊件時(shí)，本專利技術(shù)，包括下列步驟I)、兩個(gè)焊件需要焊接的端面形成相互平行的待焊接面，兩個(gè)待焊接面的內(nèi)側(cè)邊上均倒角，從而在兩個(gè)焊件對接后在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁O. 5 I. Omm, V形小倒角的開口角度為40飛0° ；2)、對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面、V形小倒角均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理；3)、兩焊件進(jìn)行無間隙組對；4)、在焊件外側(cè)進(jìn)行定位焊；5)、用鎢極氬弧焊方式，采用不加焊絲自熔法或添加少量焊絲完成根部焊道的焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15 20L/min，焊接電流為10(Tll0A，焊接電壓為15 18V，焊接速度為7 9cm/min ；6)、用鎢極氬弧焊方式，添加焊絲完成蓋面層焊接。本專利技術(shù)，其中所述步驟5)和步驟6)中，焊接接頭和收弧處均加長30-40mm，焊接接頭時(shí)不加焊絲。本專利技術(shù)，在完成根部焊道焊接后，開始蓋面層焊接前，二者的時(shí)間間隔不超過15min。在焊接厚度大于4毫米的焊件時(shí)，本專利技術(shù)，包括下列步驟 I)、兩個(gè)焊件的外側(cè)形成V形坡口，在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，V形坡口的根部與V形小倒角的尖端接觸，V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁廣2_，V形小倒角的開口角度為10 20° ；2)、對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面及V形坡口、V形小倒角均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理；3)、兩焊件進(jìn)行無間隙組對；4)、在焊件坡口內(nèi)進(jìn)行定位焊；5)、用鎢極氬弧焊方式，均勻添加少量焊絲完成根部焊道焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15 25L/min，焊接電流為110 125A，焊接電壓為15 18V，焊接速度為8 10cm/min ；6)、用鎢極氬弧焊方式，添加焊絲完成填充層焊接；7)、用鎢極氬弧焊方式，添加焊絲完成蓋面層焊接。本專利技術(shù)，當(dāng)焊接方式為平焊、立焊或仰焊時(shí)，V形坡口的開口角度為5(Γ60° ;當(dāng)焊接方式為橫焊時(shí)，V形坡口的開口角度為5(Γ70°，其中構(gòu)成V形坡口的上部焊件上的倒角的角度為4(Γ50°，構(gòu)成V形坡口的下部焊件上的倒角的角度為1(Γ20°。本專利技術(shù)，其中所述步驟5)、步驟6)和步驟7)中，焊接接頭和收弧處均加長30-40mm，焊接接頭時(shí)不加焊絲。本專利技術(shù)，在完成根部焊道焊接后，開始填充層焊接前，二者的時(shí)間間隔不超過15min，在完成填充層焊接后，開始蓋面層焊接前，二者的時(shí)間間隔不超過15min。本專利技術(shù)，當(dāng)焊接方式為橫焊時(shí)，采取由上向下或上下交替的窄道焊接方式。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本專利技術(shù)在兩個(gè)焊件之間不設(shè)置間隙，充分發(fā)揮了母材襯托熔融金屬的作用，使得根部塌陷、焊瘤、未熔合、未焊透、裂紋等缺陷大大降低，通過在焊件的內(nèi)側(cè)開設(shè)V形小倒角，有利于根部焊道的形成，并可以有效減少氣孔的產(chǎn)生，可保證焊接一次合格率均大于98%。同時(shí)由于焊件間不設(shè)置間隙，減少了焊接熔敷金屬量，降低了焊接過程中產(chǎn)生氣孔的機(jī)率，并減少了焊接工作量。下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖(焊件厚度小于等于4毫米)；圖2為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖(焊件厚度大于4毫米，且焊接方式為平焊、立焊或仰焊)；圖3為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖(焊件厚度大于4毫米，且焊接方式為橫焊)。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)充分發(fā)揮母材和焊接坡口襯托熔融金屬的作用，針對焊件的壁厚小于等于4_的情況，采取不開坡口、不留對口間隙的方式焊接；針對焊件的壁厚大于4mm的情況，采取坡口、不留對口間隙和鈍邊的方式焊接。通過在焊接件內(nèi)側(cè)加工V形小倒角和改進(jìn)焊接工藝的方法，既使得母材或坡口尖端來擋住熔融金屬外溢防止下墜形成焊瘤；又使母材或坡口尖端完全熔化并相互熔合，實(shí)現(xiàn)根部成形；同時(shí)能夠把熔池中的雜物清出，減少氣孔、根部未熔合、裂紋等缺陷產(chǎn)生。具體的工藝過程如下I)對于壁厚小于等于4mm的設(shè)備和管道對接焊縫，采用不開坡口、不留間隙的焊接方法(I)焊件端部不開坡口，用圓盤合金刀片、合金鉸刀頭等工具切割加工焊件端面，保證焊件兩端面平行。如圖I所示，在兩個(gè)焊件I對接后在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)(背面)形成V形小倒角2，其中V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁的距離值dl為O. 5^1. 0mm，V形小倒角的開口角度α I為40 50°。(2)對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面及待焊接面均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理。用不銹鋼絲刷、不銹鋼清潔球清理干凈焊件待焊接面上的加工毛刺和氧化膜，露出金屬光澤。 清理和脫脂完畢的焊件要及時(shí)組對、焊接，焊絲要及時(shí)使用，否則應(yīng)重新進(jìn)行清理和脫脂。(3)如圖I所示，兩焊件I進(jìn)行無間隙組對。采用木錘等工具校正橢圓度和局部錯(cuò)邊超差，使內(nèi)壁錯(cuò)邊量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，以達(dá)到更好的焊接效果。(4)在焊件外側(cè)進(jìn)行定位焊。(5)用鎢極氬弧焊方式，采用不加焊絲自熔法或添加少量焊絲完成根部焊道的焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15 20L/min，焊接電流為10(Tll0A，焊接電壓為15 18V，焊接速度為7 9cm/min，選用直徑為Φ 2. 5 3. Omm的焊絲。起弧時(shí)焊槍對著焊件的無間隙組對縫隙線處停留片刻，此時(shí)焊槍不做任何擺動(dòng)，待形成熔池后沿焊件組對縫隙線均勻地向前移動(dòng)焊槍，使熔池金屬均勻地向組對縫隙里滲透，把組對縫隙線充分地熔合，形成根部焊道內(nèi)外表面平整光潔。仰焊部位焊接時(shí)，通過降低鎢極和母材熔池的距離來集中電弧熱量、增大電弧推力；均勻添加少量焊絲；適當(dāng)加大氣體流量；增加熔深、減少焊縫寬度等措施，來讓焊縫根部均勻飽滿。其他部位焊接也本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，其特征在于：包括下列步驟：1）、兩個(gè)焊件需要焊接的端面形成相互平行的待焊接面，兩個(gè)待焊接面的內(nèi)側(cè)邊上均倒角，從而在兩個(gè)焊件對接后在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，所述V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁0.5~1.0mm，所述V形小倒角的開口角度為40~50°；2）、對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面及待焊接面、V形小倒角均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理；3）、兩焊件進(jìn)行無間隙組對；4）、在焊件外側(cè)進(jìn)行定位焊；5）、用鎢極氬弧焊方式，采用不加焊絲自熔法或添加少量焊絲完成根部焊道的焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15~20L/min，焊接電流為100~110A，焊接電壓為15~18V，焊接速度為7~9cm/min；6）、用鎢極氬弧焊方式，添加焊絲完成蓋面層焊接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，其特征在于包括下列步驟 1)、兩個(gè)焊件需要焊接的端面形成相互平行的待焊接面，兩個(gè)待焊接面的內(nèi)側(cè)邊上均倒角，從而在兩個(gè)焊件對接后在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，所述V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁O. 5 I. Omm，所述V形小倒角的開口角度為40飛0° ； 2)、對兩個(gè)焊件的內(nèi)外側(cè)面及待焊接面、V形小倒角均進(jìn)行脫脂處理，對焊絲進(jìn)行脫脂處理； 3)、兩焊件進(jìn)行無間隙組對； 4)、在焊件外側(cè)進(jìn)行定位焊； 5)、用鎢極氬弧焊方式，采用不加焊絲自熔法或添加少量焊絲完成根部焊道的焊接，焊接時(shí)氬氣流量為15 20L/min，焊接電流為10(Tll0A，焊接電壓為15 18V，焊接速度為7 9cm/min ； 6)、用鎢極氬弧焊方式，添加焊絲完成蓋面層焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，其特征在于所述步驟5)和步驟6)中，焊接接頭和收弧處均加長30-40mm，焊接接頭時(shí)不加焊絲。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，其特征在于在完成根部焊道焊接后，開始蓋面層焊接前，二者的時(shí)間間隔不超過15min。4.一種鋁及鋁合金設(shè)備或管道的無間隙焊接方法，其特征在于包括下列步驟 1)、兩個(gè)焊件的外側(cè)形成V形坡口，在兩個(gè)焊件的內(nèi)側(cè)形成V形小倒角，所述V形坡口的根部與V形小倒角的尖端接觸，所述V形小倒角的尖端距離焊件內(nèi)壁f 2mm，所述V形小倒角的開口角度為1(Γ20...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏節(jié)文，陳家林，蘇玉賢，
申請(專利權(quán))人：中國化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：