CN103357991A - 铝材工艺管道水平固定焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝材工艺管道水平固定焊接工艺，该焊接工艺针对铝材液态流动性大的特点，利用衬垫支撑熔敷金属，并在不同的施焊位置采用不同的送丝方法，使得在焊接铝材工艺管道时焊缝成型美观，焊纹均匀，裂纹倾向小，组织致密，焊缝质量稳定，避免出现焊瘤、塌陷、未焊透等缺陷。

Description

铝材工艺管道水平固定焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，特别是指一种铝材工艺管道水平固定焊接工艺。

背景技术

铝及铝合金具有强的氧化能力，在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3，焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属间的良好结合并易形成夹渣，氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。交流铝氩弧焊是适用于铝材工艺管道焊接的理想焊接方法。传统交流手工钨极铝氩弧焊工艺，焊接要求焊工保持弧长稳定，直进式、走直线。实际焊接往往出现电弧在坡口两边停留时间不均匀，电弧长度不稳定，加上铝材导热快、容易氧化、液态铝流动性大，常常造成焊缝外观成型不良、未融合、气孔、根部未焊透、焊瘤或者塌陷等缺陷。总体上对焊工技能要求高。焊接质量不稳定。能耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铝材工艺管道水平固定焊接工艺，该焊接克服了现有技术焊接质量不稳定，对焊工技能要求高的瓶颈，经该焊接工艺施焊的铝材工艺管道，焊缝成型美观，焊纹均匀，裂纹倾向小，组织致密，焊缝质量稳定，焊接要领容易掌握，有广阔的市场前景和推广价值。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：铝材工艺管道水平固定焊接工艺，包括：

A．焊前准备，包括以下分步骤:

a1）选择工具：选用75°交流水冷手工铝氩弧焊钜，截面积为25-45mm²手把线、直径4.0-5.0mm的铈钨极，钨极端头为半球形，铈钨极相对氩弧焊炬的导电嘴的伸出长度为6-8mm；

a2）工具的验收检查：检查交流水冷手工铝氩弧焊钜接口是否漏气及氩气流量计和其他计量器具是否已标定且在有效期内，检查氩气纯度是否为99.99%，检查焊丝表面是否清洁，管材、焊丝理化参数的验收检查是否合格；

a3）对管材进行划线并进行尺寸检查；

a4）对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度符合标准规定；

a5）对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为55°-72°，钝边为0.5-1mm；

a6）加工衬垫，衬垫端面倒角，消除毛刺，衬垫可选永久衬垫和非永久衬垫。永久衬垫为O形衬垫，衬垫材质与管材相同或同一组别；非永久衬垫材质为奥氏体不锈钢，形状为U形；

a7）将管材坡口面内外20-30mm范围内杂物、衬垫内、外表面的杂物清除干净，露出金属光泽；

B．将需要焊接的两管材进行组对，包括以下分步骤：

b1）确认组对用的工装卡具的接触面材料与管材材质相同或相同组别；

b2）将两管材水平组对，管材六点钟点位置处的组对间隙为4mm，十二点处的组对间隙为5-10mm；

b3）将衬垫内衬于两个管材的坡口内表面，该衬垫选永久衬垫时进入步骤C；该衬垫选非永久性衬垫时则无需步骤C而直接进入步骤D；

C．将永久衬垫与两管材点固焊，包括以下分步骤：

c1）点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；

c2）对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点，点固焊点应将坡口根部焊透；

c3）检查点固焊的质量；

c4）将点固焊点两端打磨成缓坡型；

D．焊前对外界客观因素进行检查；

E．手工焊接，左焊法、压道焊，按照焊枪的预设的行进方向进行方向确认，焊枪的前进方向为前，而对应的方向则为后，该步骤包括以下分步骤：

e1）确定送丝方式、首次施焊位置和首次起弧位置；首次施焊位置选取管材六点位置后10-20mm范围，首次起弧位置从施焊位置前10-15mm范围，根据不同的焊接位置选择送丝方式：仰焊位置、仰焊位置至平焊位置的区段均采用点滴断续填丝法送丝，焊丝送到熔池的边缘，焊丝移出熔池后，焊丝热端不得移出气体保护区，防止氧化；平焊位置采用连续填丝法送丝，保持焊丝端头不离开熔池，且不断均匀的往熔池里送丝；焊缝熔池与点固焊点接头时焊丝给少，送丝要平稳，避免焊丝与高温钨极接触；

e2）瓷嘴轴线与焊缝表面之间角度在80-90°，从首次起弧位置起弧向首次施焊位置运行，然后顺时针或者逆时针行进，直至收弧后形成第一段焊缝；

e3）对第一段焊缝的首端和末端打磨成缓坡型接头；

e4）从第一段焊缝的末端前10-15mm的坡口内起弧，向后移动到缓坡型接头上，使该缓坡型接头与熔池完全熔合，再沿与步骤e2运行方向相同的方向焊接直至收弧；

e5）重复步骤e4N次，直至第N段焊缝的末端缓坡型接头处于母材的十二点前后10mm；

e6）从第一段焊缝的首端前10-15m的坡口内起弧，然后向后移动到第一段焊缝的首端的缓坡型接头使其与熔池完全熔合，再向前逆时针或顺时针运行直至收弧；

e7）重复步骤e6N’次，直至第N’段焊缝的末端与第N段焊缝的末端接头完全熔合；

e8）焊缝完成后，若为非永久性衬垫则拆除非永久性衬垫；

e9）焊缝内外表面焊接缺陷打磨清理。

F.焊接过程中对焊接的各客观因素进行检查；

G.焊后检查，包括以下分步骤；、

g1）清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100%外观检查；

g2）根据管材的实际需要进行无损检测。.

作为一种进一步的方案，步骤D中焊前检查内容包括：对坡口缺陷、参数的检查；施焊场所湿度、温度、风速的检查；永久衬垫材料符合设计规定或与母材相同；非永久衬垫材质应是对焊缝质量无不良影响的材料；防止管内穿堂风措施的检查；点固焊点质量的检查；焊接变形及反变形措施。

作为一种进一步的方案，步骤F中检查内容包括：电源种类；氩气纯度及流量、衬垫间隙、打底焊道彻底检查焊道两边熔合的质量；焊接电流、电压、施焊速度；道间温度、层间温度；多层多道焊接头要错开；每道及层间焊完100%外观自检。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该焊接工艺有衬垫的支撑，并且利用适合铝材工艺管道的施焊方式和送丝方式进行焊接，熔池容易控制，打底焊缝容易成型，避免了形成根部焊瘤、塌陷、未焊透等缺陷，有效的控制焊缝根部质量。操作手法简单，焊工容易掌握。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种铝材工艺管道水平固定焊接工艺，包括：

A．焊前准备，包括以下分步骤:

a1）选择工具：选用75°交流水冷手工铝氩弧焊钜，截面积为25-45mm²手把线、直径4.0-5.0mm的铈钨极，钨极端头为半球形，铈钨极相对氩弧焊炬的导电嘴的伸出长度为6-8mm；

a2）工具的验收检查：检查交流水冷手工铝氩弧焊钜接口是否漏气及氩气流量计和其他计量器具是否已标定且在有效期内，检查氩气纯度是否为99.99%，检查焊丝表面是否清洁，可利用丙酮清洁处理，管材、焊丝理化参数的验收检查是否合格；

a3）对管材进行划线并进行尺寸检查；

a4）对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度符合标准规定；

a5）对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为55°-72°，钝边为0.5-1mm；

a6）加工衬垫，衬垫端面倒角，消除毛刺，衬垫可选永久衬垫和非永久衬垫。永久衬垫为O形衬垫，衬垫材质与管材相同或同一组别；非永久衬垫材质为奥氏体不锈钢，形状为U形，装配时，利用楔形块楔紧U形衬垫使其与母材内壁紧密接触即可；

a7）将管材坡口面内外20-30mm范围内杂物、衬垫内、外表面的杂物清除干净，露出金属光泽；

B．将需要焊接的两管材进行组对，包括以下分步骤：

b1）确认组对用的工装卡具的接触面材料与管材材质相同或相同组别；

b2）将两管材水平组对，管材钟点位置六点处的组对间隙为4mm，十二点处的组对间隙为5-10mm；

b3）将衬垫内衬于两个管材的坡口内表面，该衬垫选永久衬垫时进入步骤C，利用点固焊步骤将永久衬垫与两个管材点固固定；该衬垫选非永久性衬垫时则无需步骤C而直接进入步骤D，非永久性衬垫则是利用楔形块楔紧衬垫使其涨开紧密贴合在管材的坡口内表面；

C．将永久衬垫与两管材点固焊，包括以下分步骤：

c1）点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；

c2）对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点，点固焊点应将坡口根部焊透，以减小在困难位置接头造成的质量风险；

c3）检查点固焊的质量；

c4）将点固焊点两端用硬质合金切割片打磨成缓坡型，便于接头熔合和保证接头质量；

D．焊前对外界客观因素进行检查；该焊前检查内容包括：对坡口缺陷、参数的检查，坡口面不得有裂纹、夹层等缺陷；施焊场所湿度、温度、风速的检查是否符合要求；永久衬垫材料符合设计规定或与母材相同；非永久衬垫材质应是对焊缝质量无不良影响的材料；防止管内穿堂风措施的检查；点固焊点质量的检查；焊接变形及反变形措施是否符合要求。

E．手工焊接，左焊法、压道焊，按照焊枪的预设的行进方向进行方向确认，焊枪的前进方向为前，而对应的方向则为后，例如，将该管材的截面采用顺时针和逆时针相结合的方式行进，那么焊枪顺时针行进时，九点位置位于六点位置的前方，六点位置则位于九点位置的后方；而焊枪逆时针行进时，三点位置位于六点位置的前方，而六点位置位于三点位置的后方，该步骤包括以下分步骤：

e1）确定送丝方式、首次施焊位置和首次起弧位置，施焊位置选取管材六点位置后10-20mm范围，此时若施焊是先进行顺时针，那么首次施焊位置则位于六点和三点之间，若施焊是先进行逆时针，那么首次施焊位置则位于六点和九点之间，但均可描述为管材六点位置后10-20mm范围。同样，首次起弧位置从施焊位置前10-15mm范围，根据不同的焊接位置选择送丝方式：仰焊位置、仰焊位置至平焊位置的区段均采用点滴断续填丝法送丝，焊丝送到熔池的边缘，焊丝移出熔池后，焊丝热端不得移出气体保护区，防止氧化，熔池宽度为6-12mm。平焊位置采用连续填丝法送丝，保持焊丝端头不离开熔池，且不断均匀的往熔池里送丝，氩弧焊炬平焊时的运行速度10-20cm/min，熔池宽度为8-15mm。焊缝熔池与点固焊点接头时焊丝给少，避免点固焊点形成焊瘤、未熔合等缺陷。送丝要平稳，避免焊丝与高温钨极接触造成钨极被污染、烧损，还会破坏电弧稳定性，焊丝应平稳送入熔池，避免因过快过猛而将空气带入熔池产生气孔，焊炬前进速度要适当，保证电弧在焊缝两边停留时间足够长，以保证边缘熔合质量，避免出现坡口面及层间未熔合、夹渣等缺陷。

e2）瓷嘴轴线与焊缝表面之间角度在80-90°，从起弧位置起弧向施焊位置运行，然后顺时针或者逆时针行进，直至收弧后形成第一段焊缝；本实施例中，先由六点方向经九点方向后运行到十二点位置，即先进行顺时针，当然，也可以先进行逆时针。

e3）对第一段焊缝的首端和末端用硬质合金切割片打磨成缓坡型接头；

e4）从第一段焊缝的末端前10-15mm的坡口内起弧，向后移动到缓坡型接头上，使该缓坡型接头与熔池完全熔合，再沿与步骤e2运行方向相同的方向焊接直至收弧；

e5）重复步骤e4N次，直至第N段焊缝的末端缓坡型接头处于母材的十二点前后10mm；

e6）从第一段焊缝的首端前10-15m的坡口内起弧，然后向后移动到第一段焊缝的首端的缓坡型接头使其与熔池完全熔合，再向前逆时针运行直至收弧，该处的方向与步骤e2的方向相反，即，步骤e2-e5是完成顺时针方向的施焊，那么步骤e6-e7则是完成逆时针方向的施焊；

e7）重复步骤e6N’次，直至第N’段焊缝的末端与第N段焊缝的末端接头完全熔合；

e8）焊缝完成后，若为非永久性衬垫则拆除非永久性衬垫，如果是永久性衬垫，那么该衬垫则被焊接在两个管材的接口处；由于该非永久性衬垫的材质是奥氏体不锈钢，因而，在焊接时焊丝不会将熔敷金属与该衬垫焊接为一体。

e9）焊缝内外表面焊接缺陷用硬质合金切割片或不锈钢钢丝刷打磨清理。

F.焊接过程中对焊接的各客观因素进行检查；该检查内容包括：电源种类是否符合工艺要求；氩气纯度及流量是否符合工艺要求、衬垫间隙是否符合工艺要求、打底焊道时彻底检查焊道两边熔合的质量，不合格处及时打磨掉，然后重新焊接，直到合格；焊接电流、电压、施焊速度是否符合工艺要求；道间温度、层间温度是否符合工艺要求；多层多道焊接头要错开；每道及层间焊完100%外观自检，清除表面裂纹、气孔、夹渣和未熔合，清除影响下一道焊缝成形及焊接质量的沟槽，清除接头不良部位及有害的加强高，主动接受质检部门过程检查。

G.焊后检查，包括以下分步骤；

g1）清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100%外观检查；

g2）根据管材的实际需要进行无损检测，包括按规范要求进行PT检查、UT检查、RT检查。

Claims (3)

1.铝材工艺管道水平固定焊接工艺，包括：

A．焊前准备，包括以下分步骤:

a1）选择工具：选用75°交流水冷手工铝氩弧焊钜，截面积为25-45mm²手把线、直径4.0-5.0mm的铈钨极，钨极端头为半球形，铈钨极相对氩弧焊炬的导电嘴的伸出长度为6-8mm；

a2）工具的验收检查：检查交流水冷手工铝氩弧焊钜接口是否漏气及氩气流量计和其他计量器具是否已标定且在有效期内，检查氩气纯度是否为99.99%，检查焊丝表面是否清洁，管材、焊丝理化参数的验收检查是否合格；

a3）对管材进行划线并进行尺寸检查；

a4）对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度符合标准规定；

a5）对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为55°-72°，钝边为0.5-1mm；

a6）加工衬垫，衬垫端面倒角，消除毛刺，衬垫可选永久衬垫和非永久衬垫。永久衬垫为O形衬垫，衬垫材质与管材相同或同一组别；非永久衬垫材质为奥氏体不锈钢，形状为U形；

a7）将管材坡口面内外20-30mm范围内杂物、衬垫内、外表面的杂物清除干净，露出金属光泽；

B．将需要焊接的两管材进行组对，包括以下分步骤：

b1）确认组对用的工装卡具的接触面材料与管材材质相同或相同组别；

b2）将两管材水平组对，管材六点处钟点位置的组对间隙为4mm，十二点处的组对间隙为5-10mm；

b3）将衬垫内衬于两个管材的坡口内表面，该衬垫选永久衬垫时进入步骤C；该衬垫选非永久性衬垫时则无需步骤C而直接进入步骤D；

C．将永久衬垫与两管材点固焊，包括以下分步骤：

c1）点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；

c2）对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点，点固焊点应将坡口根部焊透；

c3）检查点固焊的质量；

c4）将点固焊点两端打磨成缓坡型；

D．焊前对外界客观因素进行检查；

E．手工焊接，左焊法、压道焊，按照焊枪的预设的行进方向进行方向确认，焊枪的前进方向为前，而对应的方向则为后，该步骤包括以下分步骤：

e1）确定送丝方式、首次施焊位置和首次起弧位置，首次施焊位置选取管材六点位置后10-20mm范围，首次起弧位置从施焊位置前10-15mm范围；根据不同的焊接位置选择送丝方式：仰焊位置、仰焊位置至平焊位置的区段均采用点滴断续填丝法送丝，焊丝送到熔池的边缘，焊丝移出熔池后，焊丝热端不得移出气体保护区，防止氧化；平焊位置采用连续填丝法送丝，保持焊丝端头不离开熔池，且不断均匀的往熔池里送丝；焊缝熔池与点固焊点接头时焊丝给少，送丝要平稳，避免焊丝与高温钨极接触；

e2）瓷嘴轴线与焊缝表面之间角度在80-90°，从首次起弧位置起弧向首次施焊位置运行，然后顺时针或者逆时针行进，直至收弧后形成第一段焊缝；

e3）对第一段焊缝的首端和末端打磨成缓坡型接头；

e4）从第一段焊缝的末端前10-15mm的坡口内起弧，向后移动到缓坡型接头上，使该缓坡型接头与熔池完全熔合，再沿与步骤e2运行方向相同的方向焊接直至收弧；

e5）重复步骤e4N次，直至第N段焊缝的末端缓坡型接头处于母材的十二点前后10mm；

e6）从第一段焊缝的首端前10-15m的坡口内起弧，然后向后移动到第一段焊缝的首端的缓坡型接头使其与熔池完全熔合，再向前逆时针或顺时针运行直至收弧；

e7）重复步骤e6N’次，直至第N’段焊缝的末端与第N段焊缝的末端接头完全熔合；

e8）焊缝完成后，若为非永久性衬垫则拆除非永久性衬垫；

e9）焊缝内外表面焊接缺陷打磨清理。

F.焊接过程中对焊接的各客观因素进行检查；

G.焊后检查，包括以下分步骤；、

g1）清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100%外观检查；

g2）根据管材的实际需要进行无损检测。.

2.如权利要求1所述的铝材工艺管道水平固定焊接工艺，其特征在于：步骤D中焊前检查内容包括：对坡口缺陷、参数的检查；施焊场所湿度、温度、风速的检查；永久衬垫材料符合设计规定或与母材相同；非永久衬垫材质应是对焊缝质量无不良影响的材料；防止管内穿堂风措施的检查；点固焊点质量的检查；焊接变形及反变形措施。

3.如权利要求1所述的铝材工艺管道水平固定焊接工艺，其特征在于：步骤F中检查内容包括：电源种类；氩气纯度及流量、衬垫间隙、打底焊道彻底检查焊道两边熔合的质量；焊接电流、电压、施焊速度；道间温度、层间温度；多层多道焊接头要错开；每道及层间焊完100%外观自检。