山西临汾RZCH铸铁焊丝

铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金元素组成的合金。一般采用交直流方波钨极氩弧焊和脉冲MIG焊进行焊接，脉冲MIG焊又分为一脉一滴脉冲MIG焊和高速脉冲MIG焊。脉冲MIG焊采用焊丝分为：纯铝焊丝301；铝硅焊丝4043；铝镁焊丝5356；保护气采用高纯度氩气：99.99%Ar。
铝合金具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点；随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。

由于铝及其合金化学活泼性很强和自身的属性，使得在焊接时较困难，对焊缝的质量控制要求较高，主要为：
1、铝及其合金，表面易形成氧化膜：Al2O3或MgO，且多具有难熔性质（Al2O3熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃）。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。
3、氧化膜（MgO）可以吸收较多的水分而形成焊缝气孔。
4、铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。
5、铝及其合金的线膨胀系数大约为碳钢的2倍；导热性又强，比钢约大一倍多；凝固时的体积收缩率较大，约为6.5％，而铁为3.5％。焊接后容易产生变形、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低等问题。
针对以上问题，采用四川玛瑞焊业发展有限公司高速脉冲MIG焊机可以很好的解决以上问题，同时获得的焊接质量。
高速脉冲MIG焊机焊接时电弧过度脉冲频率为3kHz—5kHz，自动形成压缩电弧，电弧电流密度大，从而使焊接时：
① 电弧更集中，小电流焊接时可以代替TIG焊
② 穿透力更强，不易造成未熔合
③ 搅拌力更大和更深，不易造成气孔和夹渣
④ 高速脉冲对Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快，热影响区小、变形小

另外，还得注意气孔的形成原因和焊接参数匹配。焊缝气孔的出现一般多为氢气孔。氢气孔的形成主要为：
1、弧柱气氛中的水分: 弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的原因。
2、焊丝、母材表面氧化膜的吸附水份：铝合金焊丝、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
3、保护气体不纯：保护气体多为氩气，氩气中含有水份或杂质，焊接时造成焊缝气孔。
一般说来，铝及其合金焊接线能量越大，焊缝性能下降的趋势也越大。对于熔合区，除了防止晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以，熔合区的变化主要是恶化塑性。因而焊接工艺参数应选用既不造成未熔合又不过烧的合理参数才能确保铝及其合金的焊接质量。

容器规范采用的铝及铝合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性，JB/T4734-2002《铝制焊接容器》中采用的铝及铝合金有：
产业纯铝 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌号铝及铝合金化学成分和力学性能，可查阅相关标准。
铝及铝合金的焊接工艺
铝及铝合金的焊接特点
(1) 铝在空气中及焊接时极易氧化，天生的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易往除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易天生夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，往除氧化膜。气焊时，采用往除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为明显，为了获得的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时轻易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性答应的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，活动性明显进步，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。
（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的光彩变化，焊接操纵时判定难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，轻易焊穿。
（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。
（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。
（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。

空分冷箱内塔容器为铝制容器，容器运输尺寸超长，为运输方便，通常分成上下两段运输，安装时需在现场组对焊接,但现场的焊接环境、焊接设备都不如在制造厂，因此我们从各方面采取措施，焊接质量。对焊接操作人员和检验人员提出了严格的要求：1）担任本设备焊接的焊工持有经国家技术质量监督局考核认证的操作证；2）焊接质检人员、无损探伤人员持有国家相关部门考试认证的操作证书；3）其他组对人员应熟知操作步骤、施工技术要求，配合焊工焊接质量。



1、焊接材料及相关设施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有质量书或合格书，质量不得低于国家现行标准的规定。材料使用前，应按国家现行标准的有关规定进行检查和验收；
2）焊丝根据母材材质选用牌号：铝镁合金焊丝ER5183；
3）采用4台工艺、性能稳定、灵敏度高的大功率WSME—500氩弧焊机进行焊接；
4）选用具有能满足安装需要的射线无损探伤检测设备；
5）现场要设有焊材室及烘干、去污设施，由专人负责焊材的保管、发放及回收工作。
2、施焊环境的要求
1）搭建密封的临时焊接小棚可以挡风、防雨。冬季施工时，在焊前进行适当的加温处理，环境温度低于5℃时，不应施焊；
2）氩弧焊焊接时的风速不应超过2m/s；
3）铝及铝合金焊接时，应选择晴朗天气，周围环境湿度在80%以下；
4）焊工施焊所用的脚手架要便于焊工操作，并要坚固、平整、无大间隙、不摆动。
3、焊接技术
1）施工顺序。塔上、下段对接坡口加工— 塔下段吊装就位—塔上段吊装—组对—焊缝焊接—射线探伤—不合格焊缝返修—射线探伤—验收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法兰箍调整，消除焊口的椭圆度，并焊好衬圈，清除铝屑。起吊时，焊口要用塑料布封闭。焊口内壁应对齐，当壁厚δ≤5mm时，内壁错边量不应大于0.5mm；当壁厚δ>5mm时，内壁错边量不应大于0.1δ，且不应大于2mm。具体坡口形式，见图1塔破口加工形式；


3）焊前准备。（1）气焊工具二套，作焊前预热用；（2）氩气纯度应大于99.99%；（3）清理工具：电动圆盘锯，锉刀，钢丝刷（轮），电动铣刀、刮刀等；（4）楔板修正焊缝错口用；（5）焊件组对前，用三氯乙烯等除去表面油污，两侧坡口的清理范围不应小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用锉刀、刮削、铣削或用钢丝刷清理至露出金属光泽，注意塔体壁厚减薄不能大于0.5mm；使用的钢丝刷应定期进行脱脂处理；（6）焊丝去除油污后，应用化学方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在温度为70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常温下浸泡2min，然后用温水洗净、晾干并保持干净清洁；（7）焊件和焊丝清理后在24h内使用，如超过24h，要重新清洗。（8）正式焊前应，用试板做好各项工艺参数的模拟试验，其母材材质、工艺条件、焊工、保护气均要和正式焊接时相同;试板长度不得小于500mm，试板焊接接头要射线检测，应符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ级，焊接试板不合格不得正式焊接。
4）焊接工艺。（1）焊接前，坡口、焊丝及不小于坡口两侧各50mm范围内的表面，用脱脂剂擦洗干净，用不锈钢丝刷清除氧化膜；清理下坡口时应向外刷，清理上坡口时，下部容器开口应用塑料布封好，防止铝屑进入容器内；（2）焊缝采用手工钨极氩弧焊双人单面焊，焊接时应注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接过程中随时检查垂直度，并利用焊接反变形方法及时调整，焊缝应不间断一次性焊完；（3）一周点固焊完毕，间隙会产生收缩，但起码要保持3~5mm的间隙。定位焊长度为40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）当环境温度小于5 ℃，壁厚大于8mm时焊前应用H01-20焊炬在焊缝坡口二侧均匀加温到100~200 ℃；因焊件厚度较大，应采用多层多道焊；（5）实际焊接时的焊接工艺参数应与试板模拟试验基本保持一致，对于不同的壁厚推荐表1焊接工艺参数；（6）多层多道焊时，每焊完一遍应用机械方法清理氧化膜，为焊接质量，层间温度不得超过65 ℃；（7）焊接过程中，如点固焊开裂，造成错口，应停止焊接，经修复后方可继续焊接；（8）当钨极出现触钨现象时，停止焊接，将钨极、焊丝、溶池处理干净后，方可继续；（9）总的施焊原则是：大电流、快速焊；（10）焊缝除未焊透，有裂纹外，应尽量减少返修；多次返修会引起设备变形和影响焊接接头的质量（很容易产生裂纹），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圆形气孔）超标，应由设计、和监理单位协商处理，尽量不要返修；（11）焊接返修时，应用机械方法，将缺陷处铲除，并按焊接工艺评定参数进行焊接；同一部位的返修不得超过两次，否则要制定措施并经技术总负责人批准；（12）在焊接过程中应随时测量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完毕并经探伤检查合格后方可拆除；（13）焊接完毕，表面美观、平整，鳞纹均匀，没有表面气孔、裂纹等缺陷；然后RT检查，RT应不低于JB 4730—94—Ⅱ级片，PT为Ⅰ级。


4、塔焊缝返修
塔上下段焊缝射线探伤局部不合格时，进行塔焊缝的局部返修。返修前，用倒链吊挂上塔在冷箱骨架上，避免返修焊缝受重力影响。返修焊缝确定缺陷位置后，磨除缺陷，进行补焊，直至焊缝质量达到设计要求，焊口返修次数不准超过两次。
5、技术安全措施
1）严格执行单项工程安全技术措施中规定的各项规章制度。2）高空作业一定要系好安全带。3）焊接过程中，注意保护容器，避免损伤容器表面。4）引弧宜在引弧板上进行，引弧板和熄弧板的材料应与母材相同；5）焊接完毕，用记号笔在焊缝附近写上焊工号为探伤做好准备。6）电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳都可靠接地。焊接设备的安装、修理和检查须由电工进行，焊工不要私自拆修设备。7）电焊机要设单的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。8）更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。9）焊工应正确穿戴劳动防护用品，磨削钨棒时，应戴口罩、手套，磨完后须洗手。敲铲焊渣和清除铁锈时，应戴好手套和防护眼镜。在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。10）焊接场所有防火设备，易燃易爆物品距焊接场所至少10m；11）焊工在高空作业时，应严格采取预防措施，防止液态金属的飞溅，防止火灾的发生或灼伤下面的操作工人；12）氧气瓶和乙炔瓶应小心轻放，安全运输，分开放置，并相距5m以上；夏季作业时氧气瓶和乙炔瓶放在凉棚内，以防受到烈日曝晒，引起气体膨胀而发生爆炸事故；雷雨时，应停止露天焊接作业。13）焊接区域应放置安全，以免闲人进入。14）严格按各工种安全操作规程施工，严禁作业。
6、结束语
塔上下段的组对焊接是空分焊接施工中的重要焊缝之一，此焊接位置为横焊，要求焊工既要有过硬的焊接技术，又要熟知焊接变形知识，才能塔体在焊接过程中的质量，同时也要求每一个施工人员熟知操作步骤、遵守安全规程，才能圆满完成塔容器的组对焊接工作。

焊接参数 (仅供参考)



4.1. 根据不同的材料和板厚选用不同型号的焊丝和直径



4.2. 常用焊接规范:
4.2.1. 0.8 毫米焊丝 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V，焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊丝 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V，焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V，焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V，焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V，焊速=400-800mm/min

铝及铝合金在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位，它在世界年产量仅次于钢铁而居第二位，在有色金属中则居位。如果说铝合金初是在航空工业中崭露头角的话，那么近几十年来，除航空工业外，在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电工、化学工业及低温装置中已大量应用铝及铝合金，以制造各种部件、油箱、耐蚀容器及导线等。目前铝合金焊接结构中应用广的是防锈铝合金，即铝镁合金和铝锰合金。


▷保护气体的选择◁
焊接时所用的保护气体有惰性气体氩气（Ar）和氦气（He），生产上普遍使用氩气。用于焊接铝及铝合金的氩气满足下列纯度（体积分数）要求：氩气大于99.99%，氦气小于0.04%，氧气小于0.03%，水的质量分数小于0.07%。目前国内生产的氩气，其纯度一般能达到此要求，故在使用前不需再进行提纯处理。
▷钨电极的选用◁


氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高，不容易熔化挥发，但电子发射能力比钍钨、铈钨要差。在纯钨中加入质量分数为1.0%~2.0%的氧化钍（Tho）电极称为钍钨极。它的电子发射能力强，允许的电流密度高，电弧燃烧稳定。
▷溶剂的选择◁
在气焊、碳弧焊过程中，熔化的金属表面极易氧化而形成氧化膜，为焊接质量，用熔剂去除氧化膜及其他杂质。气焊、碳弧焊用的熔剂是各种钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物粉末的混合物。
▷焊丝的选用◁
在铝合金材料的焊接过程中，铝合金用焊丝的选用至关重要，选取前应该了解以下内容：
•是否所有的铝合金材料都可用作焊接填充合金？
•是否所有的铝合金都可以焊接？
•应避免发生的缺陷有哪些？
•如何选择焊接填充合金？
•选择时应当考虑的标准是什么？
▷铝合金系列需要了解◁
选择什么样的焊丝？
一种母材可以用多种铝合金焊材完成焊接 ，如5083-5083的焊接：可用 5356，5183，5556 等焊丝。但是每一种焊丝得到的焊接接头可能只能在某一个性能方面是佳的。选择佳的焊丝时，主要应考虑焊接件的终使用性能。整体来说，主要考察以下几个性能指标：


总之，选择铝合金焊丝过程中，只有在对铝件焊接及其应用中的许多相关变量进行了充分分析后，才能选择出合适的合金填料。

铝及铝合金焊接规程详解
本规程规定了铝及铝合金焊接的基本要求，适用于铝及的手工钨极氩弧焊或气焊或熔化极氩弧焊等焊接的铝及铝合金制单层容器、衬铝容器的铝焊接工艺。
一、焊接用材料：
1.焊接用氩气纯度≥99.99%，≤-55℃，并应符合GB/T4842或GB10624的规定。当瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用。（氩气内含氮量≥0.04%，否则焊缝表面上会产生淡或草绿色的氮化镁及气孔；含氧量≥0.03%，否则熔池表面上可发现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大；含水量≥0.07%，熔池将沸腾并焊缝内产生气孔）。
2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大小来选择（使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极），电极端部应为半球形（制作半球形方法：用比焊接电流所要求的规格大一号的钨极，将端部磨成锥形，垂直夹持电极，用比所用钨极要求的电流大20~30A的电流在试板上起弧并维持几秒钟，钨极端头即呈半球形。如果钨极被铝污染，则重新打磨或更换钨极；轻微污染时，可电流使电弧在试板燃烧一会，即能烧掉污染物）：铈钨电极直径mm
2
2.5
3.2
4.0
5.0
（正接时）焊接电流A
100~200
170~250
200~300
350~480
500~675

（反接时）焊接电流A
15~25
17~30
20~35
35~50
50~70

（交流时）焊接电流A
85~160
120~210
150~250
240~350
330~460
3.用MIG焊铝合金时，由于铝焊丝比较软，为避免咬伤焊丝，送丝轮不允许用带齿轮的送丝轮，不宜用推丝式；送丝软管不准用弹簧管而是用聚四氟乙烯或尼龙制品，不然由于磨削而污染或堵塞软管。MIG通常用直流反极性。
4.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质，使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧。当焊接角焊缝时应选用那些焊后容易清除熔渣的焊剂；铝镁合金用焊剂不宜含有钠的组成物。
5.不同牌号的铝材相焊时，当图纸和工艺都没有规定时，按耐腐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。在焊接铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时，宜采用含镁量或含锰时与母材相近或比母材稍高的焊丝。焊丝可从GB/T10585《铝及铝合金焊丝》选取，也可从GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》和GB/T3197《焊条用铝及铝合金线材》中选取。焊丝选用时可参考下面几个表（表3和表4摘自《焊接手册》）：