[发明专利]铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝及铝合金焊接领域，特别是涉及一种用于铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法。

背景技术

由于铝及铝合金具有良好的耐蚀性且不会有铁污染物料；具有超低温使用性能（即使在-269℃仍不存在脆性转变）；用它制造设备和管道具有相对重量最轻等特点，所以在石油化工、冶金、电力、船舶等行业的设备和管道工程中广泛应用。例如：目前大多数空气分离装置的设备和管道主要采用铝合金材料；许多化工装置的腐蚀性物料贮存设备也大量采用了铝及铝合金材料。其中铝及铝合金设备和管道的现场焊接已成为这些工程中至关重要的施工环节。

铝及铝合金设备和管道的焊接方法主要是手工钨极氩弧焊和半自动熔化极氩弧焊，焊缝的根部打底焊通常采用开坡口、预留间隙的焊接工艺。虽然能够实现单面焊双面成形，但仍然存在一些难以解决的问题，如：大量出现的焊接气孔、未熔合、未焊透等缺陷，焊接一次合格率很低，仅达到70%左右。由于铝及铝合金的焊接熔敷金属在高温下熔点低、流动性强，根部焊道成形困难，组对间隙过大易导致产生塌陷、焊瘤等缺陷；组对间隙过小又易产生未焊透、未熔合缺陷。由于铝具有较高的热导率和比热容，使得大尺寸设备和管道的焊接未熔合问题更加突出。铝及铝合金的焊接熔池金属由固态变成液态时没有明显的色泽变化，使焊工不易区分熔池和母材，出现上述焊接缺陷的机率更大。在空气分离装置中的铝镁合金设备和管道中，为解决上述焊接质量问题，通常采用在焊缝背面加衬垫的组合焊接方法以实现单面焊双面成形，但存在的问题是减小了管道内截面积，增加了对管道流体介质的阻力，并且增加了工程成本和焊接辅助工作时间（增加了衬垫材料、坡口间隙、衬垫加工和安装的工序）。焊缝背面是否允许加衬垫焊接，还须取得设计单位的同意。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单的铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，焊接过程中不使用衬垫，减少了焊接工作量，同时能够提高一次焊接的合格率。

在焊接厚度小于等于4毫米的焊件时，本发明铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，包括下列步骤：

1）、两个焊件需要焊接的端面形成相互平行的待焊接面，两个待焊接面的内侧边上均倒角，从而在两个焊件对接后在两个焊件的内侧形成V形小倒角，V形小倒角的尖端距离焊件内壁0.5~1.0mm，V形小倒角的开口角度为40~50°；

2）、对两个焊件的内外侧面、V形小倒角均进行脱脂处理，对焊丝进行脱脂处理；

3）、两焊件进行无间隙组对；

4）、在焊件外侧进行定位焊；

5）、用钨极氩弧焊方式，采用不加焊丝自熔法或添加少量焊丝完成根部焊道的焊接，焊接时氩气流量为15~20L/min，焊接电流为100~110A，焊接电压为15~18V，焊接速度为7~9cm/min；

6）、用钨极氩弧焊方式，添加焊丝完成盖面层焊接。

本发明铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，其中所述步骤5）和步骤6）中，焊接接头和收弧处均加长30-40mm，焊接接头时不加焊丝。

本发明铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，在完成根部焊道焊接后，开始盖面层焊接前，二者的时间间隔不超过15min。

在焊接厚度大于4毫米的焊件时，本发明铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，包括下列步骤：

1）、两个焊件的外侧形成V形坡口，在两个焊件的内侧形成V形小倒角，V形坡口的根部与V形小倒角的尖端接触，V形小倒角的尖端距离焊件内壁1~2mm，V形小倒角的开口角度为10~20°；

2）、对两个焊件的内外侧面及V形坡口、V形小倒角均进行脱脂处理，对焊丝进行脱脂处理；

3）、两焊件进行无间隙组对；

4）、在焊件坡口内进行定位焊；

5）、用钨极氩弧焊方式，均匀添加少量焊丝完成根部焊道焊接，焊接时氩气流量为15~25L/min，焊接电流为110~125A，焊接电压为15~18V，焊接速度为8~10cm/min；

6）、用钨极氩弧焊方式，添加焊丝完成填充层焊接；

7）、用钨极氩弧焊方式，添加焊丝完成盖面层焊接。

本发明铝及铝合金设备或管道的无间隙焊接方法，当焊接方式为平焊、立焊或仰焊时，V形坡口的开口角度为50~60°；当焊接方式为横焊时，V形坡口的开口角度为50~70°，其中构成V形坡口的上部焊件上的倒角的角度为40~50°，构成V形坡口的下部焊件上的倒角的角度为10~20°。