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时间:2018-05-23
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1、冷箱检修中铝合金管道的焊接及无损检测 【摘要】本文根据空分装置检修中发生的问题,对铝镁合金管道对接焊缝的焊接及其X射线无损检测中的技术问题进行了讨论,其中对铝合金的焊接过程中产生的焊接缺陷进行了阐述,对X射线无损检测的技术参数进行了阐述。【关键词】冷箱;焊接;无损检测中图分类号:TK226文献标识码:A一、前言根据空分装置检修中焊缝存在的问题进行分析,对接焊缝的焊接缺陷主要是气孔超标。本文讨论了铝镁合金管道对接焊缝缺陷的产生及预防,铝镁合金管道对接焊缝X射线无损检测中的技术问题,阐述了X射线无损检测的技术参数。二、焊接缺陷铝及铝镁合金的焊接气孔主要是氢气孔。
2、铝在液态时能大量吸收和溶解氢,在熔融状态下溶解度为0.0069ml/g,而高温凝固状态下为0.00036ml/g,前后相差近20倍。铝的导热系数很大,在相同焊接工艺条件下,其冷却速度为钢的4~7倍,使金属结晶加快,焊接熔池在快速冷却过程中,氢的溶解度急剧下降,此时析出大量过饱和气体,氢气来不及析出在焊缝金属中形成气孔①。6铝合金的导热系数大,冷却速度快,熔池的一次结晶速度也快。其线膨胀系数是钢的2倍,凝固时的体积收缩率为6.5%左右。所以铝合金焊缝的内应力及焊接接头刚性拘束力都较大。若组对时应力过大,复杂的受力状态会使焊缝产生热裂纹。铝及铝镁合金在高温下随温度
3、的不断升高,其抗拉强度会越来越低,在400℃时,它的抗拉强度仅为9.8N/mm2。当温度升到熔化温度时,抗拉强度几乎为0,已不能支撑自身的质量。接近熔化温度时,铝本身几乎没有塑性。达到熔化状态时,液态铝的流动性又非常强。焊接速度过漫,熔池温度过高,焊接小管径及薄壁管可导致合金元素烧损,这种过烧会产生结晶组织氧化和疏松。焊件的焊前表面处理也是影响焊接质量的1个因素,焊件表面氧化膜清除不彻底、存有油污等杂质,焊接电流小、电弧过长、速度过快,都可以使焊接熔化温度不够而造成根部未焊透。氧化膜和其它夹渣物的存在,可使其焊缝强度降低。焊件组对质量和施焊位置也对铝镁合金管件
4、的焊接质量尤为重要。组对间隙过小、钝边过大、坡口角度太小及错边量超标等,极易在立焊和仰焊位置产生根部未熔合。空分管道多数是弯头,其厚度多大于直管段厚度,虽然经厚度过渡,但两边单位体积不同,导热量和散热量也有所不同,如果不注意焊枪角度和焊丝位置角度的调整,很容易形成单边根部未焊透。6三、焊接工艺及措施1、清理焊件和焊丝,保证其施焊表面无污物和氧化膜,选择纯度较高与母材接近的焊丝,焊丝必须按规定进行清洗和烘干。尽量选用大直径焊丝。2、氩气的纯度在99.99%以上,其水分的含量小于0.08%,必要时应进行干燥处理。3、引弧时不允许钨棒与工件接触引弧,不得在母材或焊缝
5、区直接进行,应将钨极在引弧板上燃烧炽热后,再到焊缝处引弧。因为冷的钨棒极易引起爆破喷钨造成熔池夹钨,影响焊缝质量。熄弧操作正确与否直接影响焊缝质量和成型美观。因此,要求熄弧时应将弧坑填满,缩小熔池,避免产生缩孔,终点的结合处应多焊20~30毫米。4、选择稍大一点的焊接线能量,控制好焊接速度与送丝的位置、深度、角度和方式。施焊前应适当预热,尽量缩短加热时间和熔池停留时间。根据工件的厚度和形状尺寸选择适当的预热温度,以减缓冷却速度,降低接头的内应力。可采取自由伸缩或加固点焊,附加背板、引弧板、收弧板以及收弧时采用衰减电流填满弧坑等方法。65、送丝操作、焊丝的添加和
6、焊枪的运行动作应配合好,焊口表面尚未达到熔化温度时,焊丝的末端不应处于电弧区的氩气保护层内。待熔池加热到一定的温度,处于流动状时,立即将焊丝送入熔池。熔池宜小些、送丝速度可快些,尤其是不加衬圈的焊口。在局部有间隙时,则送丝速度要更快些,连续推送,否则易造成烧穿。6、在定位焊和开始焊接时,必须保证不烧焦或烧熔不锈钢垫环,如若不然会影响X射线无损检测对缺陷的评定。因此在引弧时不得直接指向垫环,应偏向一侧或者对准放入焊缝间隙的焊丝,形成熔池后,就可避免垫环烧穿。四、铝合金管道焊缝射线探伤方法根据JB/T4730-2005标准的规定:对于直径较大可以在内壁贴片的管子对
7、接焊缝应采用单壁单投影透照;对于D0�100mm的管子对接焊缝应采用双壁单影透照;对于D0≤100mm,满足T(壁厚)≤8mm,且g(焊缝宽度)≤D0/4时,应采用双壁双影透照.对于预制口以及可以在内壁贴片的固定口,按常规方法进行探伤不存在问题。对于D0�100mm内壁无法贴片的固定口,如果外径不太大(如¢159),按常规方法应将近源的上焊缝撇出底片而将片侧的下焊缝留下,为保证纵向裂纹的检出率,射线源的倾斜角θ不大于15°。在实际探伤中,由于铝合金垫板的宽度在30~40mm,6不锈垫板的宽度在22~25mm,如果保证θ<15°,那么由于垫板过宽,在透照时射线势
8、必在穿过下焊缝和下面两个垫板的同时,有
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