GF05鋁美合金管道焊接工法

1、鋁鎂合金管道焊接工法GF/13J05-89編制： 宋勝英一、前言本工法適用于產(chǎn)量為 14000Nm3 h 氧氣和 14000Nm3 h 氮?dú)獾?大型空分裝置中鋁鎂合金管道的手工鎢極氬弧焊。對其它裝置中 工業(yè)純鋁及各種鋁合金管道的手工鎢極氬弧焊也可參考使用。鋁鎂合金因其具有良好的耐腐蝕性、較高的比強(qiáng)度、中等強(qiáng)度和優(yōu)良的低溫 性能，在化學(xué)工業(yè)和航工業(yè)和低溫工程等方面獲得廣范應(yīng)用，因此迅速掌握積極 推廣鋁鎂合金焊接的各種新方法、新工藝，對擴(kuò)大其焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用具有重要意 義。本工法的特點(diǎn)是通過對鋁鎂合金的焊接特性分析，總結(jié)出行之有效的管道對 接焊口（不加襯環(huán)）焊接施工工藝。嚴(yán)格執(zhí)行焊接施工的各項(xiàng)要求，

2、可提高焊縫 焊接一次合格率，獲得滿足設(shè)計(jì) 要求的優(yōu)質(zhì)焊接接頭，從而順利地進(jìn)行焊接施工。二、鋁鎂合金的焊接特性 鋁鎂合金與黑色金屬相比較，具有獨(dú)的物理、化學(xué)性能、給焊接工作帶來一 定困難。施工中應(yīng)針對其焊接特性，采取相應(yīng)的工藝措施，預(yù)防各種焊接缺陷的 產(chǎn)生。（一）和氧的親和力強(qiáng)，在空氣中很容易形成熔點(diǎn)高達(dá)2050r的氧化鋁薄膜, 從而使焊縫中易產(chǎn)生氧化物夾雜、未熔合、氣孔等缺陷。（二）熔點(diǎn)低易熔化，但因其比熱、熔化潛熱大、導(dǎo)熱率高，局部加熱困難， 焊接時(shí)必須采用能量集中、功率大的熱源。（三）鋁合金很容易吸收氣體，高溫時(shí)能強(qiáng)烈地溶解氫，冷卻時(shí)氫在鋁中的 溶解度急劇下降，且其導(dǎo)熱率高，冷速快，不利于

3、氣泡的逸出而聚集在焊縫中形 成氣孔。（四）高溫下的強(qiáng)度和塑性低，從固態(tài)變液態(tài)時(shí)無明顯的顏色變化，易造成 塌陷，給焊接操作帶來困難。（五）如焊縫過熱，在晶界上會發(fā)生成分偏析或析出雜質(zhì)相，使該區(qū)塑性和 抗腐蝕性降低。另外合金中含有低沸點(diǎn)的合金元素鎂，在高溫火焰或電弧的作用 下極易蒸發(fā)燒損，從而降低接頭性能。三、焊接施工（一）管道焊接施工工序流程圖如下：（二）、焊接施工要求1. 焊接材料的選用鋁鎂合金管道焊接時(shí)，？選用含鎂量比基體金屬略高的焊絲，鈰鎢極和純度不 小于99.99%的氬氣。2. 焊接工藝評定及焊工考試施工前應(yīng)按JIS Z3041?鋁及其合金焊接工藝的試驗(yàn)方法及評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 進(jìn)行焊接工藝評

4、定。并根據(jù)評定結(jié)果所編制的焊接工藝說明書指導(dǎo)焊工嚴(yán)格進(jìn)行 培訓(xùn)，？焊工須按JIS Z3811鋁的焊接技術(shù)鑒定考試方法及其評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 考試合格，方可上崗施焊。3. 坡口加工、清理及焊件組對坡口可用銑刀、銼刀或車床進(jìn)行加工，其角度要比黑色金屬略大。用車床 加工坡口固定管子時(shí)，要防止把管端夾扁。坡口及其附近約20毫米內(nèi)外表面的氧化膜用機(jī)械方法或化學(xué)方法清除，使之露出金屬光澤。未經(jīng)光化處理的焊絲使用前用化學(xué)方法清理。機(jī)械方法：用銑刀或銼刀清理；化學(xué)方法：用約70C 510%勺NaOH溶液浸泡3060秒鐘后水洗，接著用 約15%勺HNO3常溫）?浸泡2分鐘后用溫水洗凈，再使其完全干燥。焊件組對時(shí)使用

5、相應(yīng)規(guī)格的管道組對夾具或用鋁板塊在坡口兩側(cè)點(diǎn)焊固 定，組對間隙應(yīng)保持在工藝說明書所允許的范圍內(nèi)。4. 焊接工藝選用較大的焊接電流，在保證焊透和熔合良好的前提下，配合較快的焊接 速度進(jìn)行施焊，電弧電壓一般在 2030V之間。焊接參數(shù)的選用見下表。管壁厚 度mm焊接層 數(shù)鎢極直 經(jīng)mm焊絲直 經(jīng)mm焊接電流A噴嘴直 經(jīng)mm氬氣流量升/分打底其/、余35122.43.22.53.212016010 128158233.24.04.016020012 1610 14810344.05.04.016012014 1812 16焊層（道）間用不銹鋼絲刷（或鋼絲輪清理表面氧化膜，對影響下層焊接質(zhì)量的過高焊肉

6、和弧坑缺陷用銑刀除去。焊接操作過程中應(yīng)注意保持焊槍、焊絲和焊件待焊部位三者之間的空間位 置。焊絲與焊件之間的夾角一般為10°20°,焊槍與焊件之間應(yīng)盡量保持垂直。填加焊絲和焊槍的運(yùn)行速度要配合好，一般采用快送少加焊絲的填絲方法， 焊絲端部要始終處于氬氣的保護(hù)范圍之內(nèi)。焊接施工環(huán)境條件環(huán)境溫度不低于5C；相對濕度在80%下；焊接區(qū)域應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)施，使其不受風(fēng)、雨、雪的侵襲。6. 施工注意事項(xiàng)施工場地應(yīng)保持清潔，焊工要穿干凈的工作服和戴干凈的手套。焊前仔細(xì)檢查焊件、焊絲表面的清理情況及焊機(jī)控制線路、水路、氣路系 統(tǒng)的工作狀況。焊前還應(yīng)在試板（或管道下料后的剩余管頭）上進(jìn)行

7、試焊，調(diào)整好焊接工藝 參數(shù)，并檢查焊道成形及內(nèi)部質(zhì)量。內(nèi)部質(zhì)量檢查可用銑刀將焊肉一層層銑去， 察看有無氣孔或其它缺陷。7. 焊接施工管理嚴(yán)格按公司制定的管道安裝質(zhì)保體系控制圖表的要求進(jìn)行管理和施工。管道和焊接材料由供應(yīng)部門集中統(tǒng)一管理，并負(fù)責(zé)管道除油、焊絲化學(xué)清 理和發(fā)放。焊接技術(shù)人員施工前根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果編制焊接施工方案和焊接工藝 說明書，根據(jù)工程要求制定焊工培訓(xùn)考試計(jì)劃及機(jī)具、材料需用量預(yù)算，并負(fù)責(zé) 解決施工中出現(xiàn)的焊接技術(shù)和質(zhì)量問題，收集、整理焊接施工技術(shù)資料。裝置內(nèi)專設(shè)一名焊接管理員，進(jìn)行焊接施工、現(xiàn)場氣象條件記錄，聯(lián)系焊縫的外觀、著色和射線探傷檢查等工作。由管工組長負(fù)責(zé)按空分裝置

8、管道施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃進(jìn)度要求組織施工四、機(jī)具設(shè)備大型空分裝置鋁鎂合金管道施工所需的主要施工機(jī)具見下表。序號名稱規(guī)格型號數(shù)量備注1交流氬弧焊機(jī)NSA300-14臺1. 焊機(jī)配300A氬弧焊槍10把，500A2把，20米長把 線4根，5米2根。2. 砂輪機(jī)配平銑刀10片、 V型銑刀10片、異形銑刀20 個(gè)、不銹鋼絲輪30個(gè)。2汽車5T1臺3:空氣壓縮機(jī) :6Kg/ CM23m 分p臺4落地式砂輪機(jī)1502001臺5風(fēng)動砂輪機(jī)801006臺6倒鏈3T8個(gè)施工中焊工應(yīng)對所使用的焊機(jī)、砂輪機(jī)專用，精心維護(hù)和保養(yǎng)，并設(shè)2名電工進(jìn)行檢查和維修。五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外觀檢查焊縫表面應(yīng)成形良好，不允許存在裂紋、未熔合、過燒

9、、飛 濺性熔渣及氣孔等缺陷，加強(qiáng)高度、咬邊、錯位量應(yīng)控制在設(shè)計(jì) 規(guī)定所允許的范圍內(nèi)。著色檢查焊縫表面的微裂紋、針孔、鐵夾雜物等缺陷需使用著色檢驗(yàn)方法檢查，這些 缺陷都不允許存在。X射線探傷射線探傷在外觀質(zhì)量檢查合格后進(jìn)行。探傷方法標(biāo)準(zhǔn)：？JIS Z3108鋁管環(huán)形焊接接頭的射線探傷方法。底片評定標(biāo)準(zhǔn)：?JIS Z3105鋁焊接接頭的射線探傷方法及其探傷底片的等 級分類方法。質(zhì)量保證措施1. 技術(shù)措施嚴(yán)格按照焊接施工的各項(xiàng)技術(shù)要求進(jìn)行施工。挑選操作技能水平高、項(xiàng)責(zé)任心強(qiáng)的焊工進(jìn)行培訓(xùn)，使之熟練掌握鋁鎂合 金管道的焊接操作技能。應(yīng)特別注意焊件、焊絲表面的清理質(zhì)量及焊口組對質(zhì)量，施焊前焊工應(yīng)仔 細(xì)檢

10、查。及時(shí)進(jìn)行并迅速反饋焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)評定結(jié)果，對返修焊縫中所出現(xiàn)的缺陷 認(rèn)真查找原因提出預(yù)防措施。為焊工提供性能穩(wěn)定可靠、能滿足焊接施工工藝要求的焊機(jī)和清理工具。2. 管理措施各工序工作分工明確，落實(shí)到人。合理安排施工進(jìn)度和焊接工作量，合理解決焊接質(zhì)量、焊縫檢查與施工進(jìn) 度之間的關(guān)系。焊工、專職檢查人員及檢驗(yàn)人員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。六、勞動組織以施工期60天計(jì)，需用的人員見下表?？辗盅b置需用的各工種施工人員由工程處統(tǒng)一調(diào)配，施工隊(duì)根據(jù)施工進(jìn)度網(wǎng) 絡(luò)計(jì)劃安排周計(jì)劃和月計(jì)劃，各工種人員按公司所制定的崗位責(zé)任、工作標(biāo)準(zhǔn)及 有關(guān)規(guī)章制度認(rèn)真履行其職責(zé)。序號工種人數(shù)備注1管工6鋁鎂合金管道安裝專用2氬弧焊工33起

11、重工44碳傷工4負(fù)責(zé)整個(gè)空分裝置施工 用5電工26焊接技術(shù)人員17檢查員18安全員18材料員110其它3合計(jì)26七、安全措施鋁鎂合金焊接除應(yīng)注意防止一般安全事故 ?（如觸電、燙傷、高空墜落摔傷、 火災(zāi)等）外，還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)安全事項(xiàng)：因空分裝置施工場地狹小，應(yīng)注意氬弧焊時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)烈紫外線灼傷眼睛，必須與焊工一起施工的人員每人都要戴防紫外線眼鏡。為防止在冷箱內(nèi)施焊時(shí)產(chǎn)生的臭氧和氮氧化物對人體的傷害，在冷箱頂部 要裝有通風(fēng)設(shè)施以排除有害氣體。 用銑刀銑削坡口及清理氧化膜時(shí)，？因切屑碎小且輕，應(yīng)注意防止碎屑損 傷皮膚和眼睛，操作時(shí)要穿好防護(hù)工作服和戴防護(hù)眼睛。 因施工期緊，？焊縫射線探傷工作量

12、大，一定要安排好探傷時(shí)間，探傷期 間要設(shè)立醒目的警界標(biāo)志，以防其它人員誤入被照。八、經(jīng)濟(jì)分析鋁鎂合金管道數(shù)量約1200米，總重9.07噸，規(guī)格從27.2 X 2.9到812.8x 10計(jì)16種。施工主要物料消耗見下表。序號名稱規(guī)格數(shù)量備注1鋁鎂合金管:A5083 165.2 X 3.4:30M焊工培訓(xùn)考試專用2焊絲A5183 S-BY 3.250Kg包括焊工培訓(xùn)用20Kg3焊絲A5183 S-BY 4.0120Kg4氬氣純度99.99%60瓶包括焊工培訓(xùn)用12瓶5鈰鎢極棒 2.4 5.02.0Kg6X光膠片240X 360mm500張7著色探傷劑三瓶一套r 6套每套包括著色、顯示清洗劑 各一瓶

13、8氬弧焊槍300A、500A12把9銑刀平型、V型、異型：40片10不銹鋼絲輪80、絲徑0.230個(gè)實(shí)際施工成本與預(yù)算成本比較見下表。項(xiàng) 目預(yù)算成本（兀）實(shí)際成本（元）機(jī)械費(fèi)8337.703183材料費(fèi)8807.298390人工費(fèi)1940.28 / 703 工日1794/ 650 工日合計(jì)19085.27:13367鋁鎂合金管道安裝機(jī)械臺班費(fèi)用節(jié)余較多，主要是預(yù)算成本較高造成的。使 用本工法的主要作用是加強(qiáng)焊接施工管理和工藝措施的執(zhí)行，提高鋁鎂合金管道 的焊接質(zhì)量和射線探傷一次合格率，從而減少返修量以節(jié)省人工、材料和機(jī)具費(fèi) 用，同時(shí)有效地 保證施工工期。九、工程應(yīng)用實(shí)例山東齊魯30萬噸乙稀工程甲醇空分裝置，其主要產(chǎn)品指標(biāo)為氧氣14000 N m3 /h（99.5%，0.5 巴）和氮?dú)猓?4000Nm3/h，1.0巴）。裝置內(nèi)鋁鎂合金管道系日本日立公司產(chǎn)品。牌號為 JISH4080 A5083（含鎂