應(yīng)用舉例：鋁母線的焊接
大中型發(fā)電機(jī)組的槽形和管形，小型機(jī)組的板狀母線。
1、母線材質(zhì)、焊接材料及設(shè)備
母線材質(zhì)：L2工業(yè)純鋁；
焊材：絲301或絲311；
焊接設(shè)備：交流氬弧、熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)。
2、對接坡口及接頭墊板
（1）對接坡口及其尺寸
δ≤6mm，不開坡口，間隙2-5mm；
δ=6-20mm，70oV型坡口，間隙5-8mm，鈍邊1-2mm。
（2）坡口根部墊板
1）鋁質(zhì)或鋼質(zhì)；
2）墊板的大小視母線形狀和尺寸而選擇；
3）母線為板狀或槽狀時，選板形墊板；
4）母線為管形時，一般選純鋁墊圈；
5）母線封閉外殼的環(huán)縫對接選用帶弧形槽的鋼墊板。
3、清洗工藝
（1）焊絲清洗：分焊絲整理，堿洗，酸洗，烘干存放幾個步驟。烘好的焊絲要隨即使用，避免再次氧化。
（2）焊件坡口清理
1）化學(xué)清洗 ：采用清洗劑進(jìn)行清洗。
2）機(jī)械清洗：先用（、松香或汽油）擦拭表面除油污，然后用細(xì)鋼絲刷或刮刀使母材焊接區(qū)刮至有金屬光澤為止。
（3）焊接過程中的清理
清除焊接過程中出現(xiàn)的黑斑、粘合、夾渣（鏟削）。
4、焊接工藝
（1）預(yù)熱：一般可采取電阻爐加熱。高一些為好，但不要超過250oC。
（2）工藝要點(diǎn)：TIG焊
1）大規(guī)范參數(shù)：鎢棒直徑3-6mm,焊絲直徑2.4-6mm，焊接電流250-400A，氬氣流量15-20l/min（視噴嘴大小決定）。
2）點(diǎn)焊要求
直線焊縫先點(diǎn)焊兩端，后點(diǎn)焊中部至少三處，每處約60～80mm；
外殼環(huán)焊縫每隔60o點(diǎn)焊一處，每處長約80mm左右；
管形主母線沿圓周均分2-4處點(diǎn)焊，每處長約40-50mm。
3）好用鋁制引弧板引弧和收弧。
空分冷箱內(nèi)塔容器為鋁制容器，容器運(yùn)輸尺寸超長，為運(yùn)輸方便，通常分成上下兩段運(yùn)輸，安裝時需在現(xiàn)場組對焊接,但現(xiàn)場的焊接環(huán)境、焊接設(shè)備都不如在制造廠，因此我們從各方面采取措施，焊接質(zhì)量。對焊接操作人員和檢驗(yàn)人員提出了嚴(yán)格的要求：1）擔(dān)任本設(shè)備焊接的焊工持有經(jīng)國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局考核認(rèn)證的操作證；2）焊接質(zhì)檢人員、無損探傷人員持有國家相關(guān)部門考試認(rèn)證的操作證書；3）其他組對人員應(yīng)熟知操作步驟、施工技術(shù)要求，配合焊工焊接質(zhì)量。
1、焊接材料及相關(guān)設(shè)施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有質(zhì)量書或合格書，質(zhì)量不得低于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。材料使用前，應(yīng)按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查和驗(yàn)收；
2）焊絲根據(jù)母材材質(zhì)選用牌號：鋁鎂合金焊絲ER5183；
3）采用4臺工藝、性能穩(wěn)定、靈敏度高的大功率WSME—500氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接；
4）選用具有能滿足安裝需要的射線無損探傷檢測設(shè)備；
5）現(xiàn)場要設(shè)有焊材室及烘干、去污設(shè)施，由專人負(fù)責(zé)焊材的保管、發(fā)放及回收工作。
2、施焊環(huán)境的要求
1）搭建密封的臨時焊接小棚可以擋風(fēng)、防雨。冬季施工時，在焊前進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙靥幚恚h(huán)境溫度低于5℃時，不應(yīng)施焊；
2）氬弧焊焊接時的風(fēng)速不應(yīng)超過2m/s；
3）鋁及鋁合金焊接時，應(yīng)選擇晴朗天氣，周圍環(huán)境濕度在80%以下；
4）焊工施焊所用的腳手架要便于焊工操作，并要堅(jiān)固、平整、無大間隙、不擺動。
3、焊接技術(shù)
1）施工順序。塔上、下段對接坡口加工— 塔下段吊裝就位—塔上段吊裝—組對—焊縫焊接—射線探傷—不合格焊縫返修—射線探傷—驗(yàn)收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法蘭箍調(diào)整，消除焊口的橢圓度，并焊好襯圈，清除鋁屑。起吊時，焊口要用塑料布封閉。焊口內(nèi)壁應(yīng)對齊，當(dāng)壁厚δ≤5mm時，內(nèi)壁錯邊量不應(yīng)大于0.5mm；當(dāng)壁厚δ>5mm時，內(nèi)壁錯邊量不應(yīng)大于0.1δ，且不應(yīng)大于2mm。具體坡口形式，見圖1塔破口加工形式；
3）焊前準(zhǔn)備。（1）氣焊工具二套，作焊前預(yù)熱用；（2）氬氣純度應(yīng)大于99.99%；（3）清理工具：電動圓盤鋸，銼刀，鋼絲刷（輪），電動銑刀、刮刀等；（4）楔板修正焊縫錯口用；（5）焊件組對前，用三氯乙烯等除去表面油污，兩側(cè)坡口的清理范圍不應(yīng)小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用銼刀、刮削、銑削或用鋼絲刷清理至露出金屬光澤，注意塔體壁厚減薄不能大于0.5mm；使用的鋼絲刷應(yīng)定期進(jìn)行脫脂處理；（6）焊絲去除油污后，應(yīng)用化學(xué)方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在溫度為70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常溫下浸泡2min，然后用溫水洗凈、晾干并保持干凈清潔；（7）焊件和焊絲清理后在24h內(nèi)使用，如超過24h，要重新清洗。（8）正式焊前應(yīng)，用試板做好各項(xiàng)工藝參數(shù)的模擬試驗(yàn)，其母材材質(zhì)、工藝條件、焊工、保護(hù)氣均要和正式焊接時相同;試板長度不得小于500mm，試板焊接接頭要射線檢測，應(yīng)符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ級，焊接試板不合格不得正式焊接。
4）焊接工藝。（1）焊接前，坡口、焊絲及不小于坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的表面，用脫脂劑擦洗干凈，用不銹鋼絲刷清除氧化膜；清理下坡口時應(yīng)向外刷，清理上坡口時，下部容器開口應(yīng)用塑料布封好，防止鋁屑進(jìn)入容器內(nèi)；（2）焊縫采用手工鎢極氬弧焊雙人單面焊，焊接時應(yīng)注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接過程中隨時檢查垂直度，并利用焊接反變形方法及時調(diào)整，焊縫應(yīng)不間斷一次性焊完；（3）一周點(diǎn)固焊完畢，間隙會產(chǎn)生收縮，但起碼要保持3~5mm的間隙。定位焊長度為40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）當(dāng)環(huán)境溫度小于5 ℃，壁厚大于8mm時焊前應(yīng)用H01-20焊炬在焊縫坡口二側(cè)均勻加溫到100~200 ℃；因焊件厚度較大，應(yīng)采用多層多道焊；（5）實(shí)際焊接時的焊接工藝參數(shù)應(yīng)與試板模擬試驗(yàn)基本保持一致，對于不同的壁厚推薦表1焊接工藝參數(shù)；（6）多層多道焊時，每焊完一遍應(yīng)用機(jī)械方法清理氧化膜，為焊接質(zhì)量，層間溫度不得超過65 ℃；（7）焊接過程中，如點(diǎn)固焊開裂，造成錯口，應(yīng)停止焊接，經(jīng)修復(fù)后方可繼續(xù)焊接；（8）當(dāng)鎢極出現(xiàn)觸鎢現(xiàn)象時，停止焊接，將鎢極、焊絲、溶池處理干凈后，方可繼續(xù)；（9）總的施焊原則是：大電流、快速焊；（10）焊縫除未焊透，有裂紋外，應(yīng)盡量減少返修；多次返修會引起設(shè)備變形和影響焊接接頭的質(zhì)量（很容易產(chǎn)生裂紋），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圓形氣孔）超標(biāo)，應(yīng)由設(shè)計(jì)、和監(jiān)理單位協(xié)商處理，盡量不要返修；（11）焊接返修時，應(yīng)用機(jī)械方法，將缺陷處鏟除，并按焊接工藝評定參數(shù)進(jìn)行焊接；同一部位的返修不得超過兩次，否則要制定措施并經(jīng)技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)；（12）在焊接過程中應(yīng)隨時測量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完畢并經(jīng)探傷檢查合格后方可拆除；（13）焊接完畢，表面美觀、平整，鱗紋均勻，沒有表面氣孔、裂紋等缺陷；然后RT檢查，RT應(yīng)不低于JB 4730—94—Ⅱ級片，PT為Ⅰ級。
4、塔焊縫返修
塔上下段焊縫射線探傷局部不合格時，進(jìn)行塔焊縫的局部返修。返修前，用倒鏈吊掛上塔在冷箱骨架上，避免返修焊縫受重力影響。返修焊縫確定缺陷位置后，磨除缺陷，進(jìn)行補(bǔ)焊，直至焊縫質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，焊口返修次數(shù)不準(zhǔn)超過兩次。
5、技術(shù)安全措施
1）嚴(yán)格執(zhí)行單項(xiàng)工程安全技術(shù)措施中規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)章制度。2）高空作業(yè)一定要系好安全帶。3）焊接過程中，注意保護(hù)容器，避免損傷容器表面。4）引弧宜在引弧板上進(jìn)行，引弧板和熄弧板的材料應(yīng)與母材相同；5）焊接完畢，用記號筆在焊縫附近寫上焊工號為探傷做好準(zhǔn)備。6）電焊機(jī)、氬弧焊機(jī)等焊接設(shè)備的機(jī)殼都可靠接地。焊接設(shè)備的安裝、修理和檢查須由電工進(jìn)行，焊工不要私自拆修設(shè)備。7）電焊機(jī)要設(shè)單的開關(guān)，開關(guān)應(yīng)放在防雨的閘箱內(nèi)，拉合時應(yīng)戴手套側(cè)向操作。8）更換場地移動把線時，應(yīng)切斷電源，并不得手持把線爬梯登高。9）焊工應(yīng)正確穿戴勞動防護(hù)用品，磨削鎢棒時，應(yīng)戴口罩、手套，磨完后須洗手。敲鏟焊渣和清除鐵銹時，應(yīng)戴好手套和防護(hù)眼鏡。在潮濕地點(diǎn)工作，應(yīng)站在絕緣膠板或木板上。10）焊接場所有防火設(shè)備，易燃易爆物品距焊接場所至少10m；11）焊工在高空作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格采取預(yù)防措施，防止液態(tài)金屬的飛濺，防止火災(zāi)的發(fā)生或灼傷下面的操作工人；12）氧氣瓶和乙炔瓶應(yīng)小心輕放，安全運(yùn)輸，分開放置，并相距5m以上；夏季作業(yè)時氧氣瓶和乙炔瓶放在涼棚內(nèi)，以防受到烈日曝曬，引起氣體膨脹而發(fā)生爆炸事故；雷雨時，應(yīng)停止露天焊接作業(yè)。13）焊接區(qū)域應(yīng)放置安全，以免閑人進(jìn)入。14）嚴(yán)格按各工種安全操作規(guī)程施工，嚴(yán)禁作業(yè)。
6、結(jié)束語
塔上下段的組對焊接是空分焊接施工中的重要焊縫之一，此焊接位置為橫焊，要求焊工既要有過硬的焊接技術(shù)，又要熟知焊接變形知識，才能塔體在焊接過程中的質(zhì)量，同時也要求每一個施工人員熟知操作步驟、遵守安全規(guī)程，才能圓滿完成塔容器的組對焊接工作。
表1 同牌號鋁焊接用焊絲
同牌號母材牌號
焊 絲
同牌號母材牌號
焊 絲
1060
SAL-3
5052
SAlMg-1
1050A
SAL-3
5A02
SAlMg-1
5A03
SAlMg-2
1200
SAL-1
5083
SAlMg-3
3003
SAlMn
5A05
SAlMg-5
3004
SAlMn
6061
SAlMg-1
SAlMg-5
SAlSi-1
表2 異種鋁焊絲焊接用焊絲
異種母材
焊 絲
純鋁+鋁錳合金
SAlMn
純鋁、鋁錳合金+5052、5A02
SAlMg-1、SAlMg-5
純鋁、鋁錳合金+5A03
SAlMg-2
純鋁、鋁錳合金+5083、5086
SAlMg-3
純鋁、鋁錳合金+5A06、5A05
SAlMg-5
表3 針對不同的材料和性能要求選擇焊絲
材 料
按不同性能要求推薦的焊絲
要求高強(qiáng)度
要求高延性
要求焊后陽極化后顏色匹配
要求高強(qiáng)度
要求焊接時裂紋傾向低
1100
SAlSi-1
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
2A16
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
3A21
SAlMn
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
5A05
LF14
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
5083
ER5183
ER5356
ER5356
ER5356
ER5183
5086
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
6A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
6063
ER5356
ER5356
ER5356
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
7039
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
注：ER鋁焊絲為美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AWS A5.10。
表4 一般用途焊接時焊絲選用
母材之一
母材之二
7005
6A02
6061
6063
5083
5086
5A05
5A06
5A03
5A02
3A21
3003
2A16
2B16
2A12
2A
與母材配用的焊絲
SAlMg-5
SAlSi-1
ER5356
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMn
-
-
SAl-1
SAl-2
SAl-3
2A12
2A14
-
-
-
-
-
-
-
-
SAlSi-1
BJ-380A
2A16
2B16
-
-
-
-
-
-
-
SAlCu
3A21
3003
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMn
SAlMg-3
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
5A03
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
5A05
5A06
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
LF14
5083
5086
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
6A02
6061
6063
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
X5180
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