铝锰合金的生产工艺与应用(铁合金生产工艺流程)

本规程规定了铝及铝合金焊接的基本要求，适用于采用手工TIG焊、气焊或MIG焊焊接的铝及铝合金单层容器和铝内衬容器的铝焊接工艺。

一、焊接材料:

1.焊接用氩气纯度≥99.99%，露点≤-55℃，应符合GB/T4842或GB10624的规定。瓶装氩气压力≤0.5Mpa时，不应使用。(氩气的氮含量≥0.04%，否则焊缝表面会产生淡黄色或草绿色的氮化镁和气孔；氧含量≥0.03%，否则熔池表面会出现密集的黑点、不稳定的电弧和较大的飞溅；当含水量≥0.07%时，熔池沸腾，焊缝产生气孔)。

2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。电极的直径要根据焊接电流来选择(一般使用时钨电极比焊接电流所需规格大一号)，电极的端部要呈半球形(制作半球形的方法:使用比焊接电流所需规格大一号的钨电极，将端部磨成圆锥形，垂直夹紧电极， 并在试验板上以比所用钨电极所需电流大20~30A的电流起弧并保持几秒钟，使钨电极端部呈半球形。 如果钨电极被铝污染，必须重新抛光或更换；轻度污染时，可增加电流使电弧在试板上燃烧一会儿，可将污染物烧掉):

铈钨电极直径毫米

2

2.5

3.2

4.0

5.0

(正极连接)焊接电流a

100~200

170~250

200~300

350~480

500~675

(反接)焊接电流a

15~25

17~30

20~35

35~50

50~70

(交流)焊接电流a

85~160

120~210

150~250

240~350

330~460

3.用MIG焊接铝合金时，由于铝焊丝较软，为了避免咬焊丝，不允许使用带齿轮的送丝轮，也不适合使用推丝式；送丝软管不允许用弹簧管，而要用聚四氟乙烯或尼龙制品，否则会因研磨而污染或堵塞软管。米格通常使用DC反极性。

4.熔剂的主要功能是去除氧化膜和其他杂质。使用时可用无水酒精调成糊状或将助焊剂粉直接涂在坡口及两侧。焊接角焊缝时，应选择焊后易于除渣的焊剂；镁合金用焊剂不应含有钠成分。

5.焊接不同等级的铝材时，当图纸和工艺无规定时，焊丝材料应按耐蚀性较好、强度等级较低的母材选用。焊接铝镁合金或铝锰合金等耐腐蚀铝合金时，宜使用镁含量或锰含量与母材相近或略高的焊丝。焊丝可选用GB/T10585《铝及铝合金焊丝》,或GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》和GB/T3197《焊条用铝及铝合金焊丝》。选择焊丝时，请参考下表(表3和表4摘自焊接手册):

表1同品牌铝焊接用焊丝

相同等级的母材等级

焊条

相同等级的母材等级

焊条

1060

萨尔-3

5052

SAlMg-1

1050A

萨尔-3

5A02

SAlMg-1

5A03

SAlMg-2

1200

SAL-1

5083

SAlMg-3

3003

萨尔曼

5A05

SAlMg-5

3004

萨尔曼

6061

SAlMg-1

SAlMg-5

SAlSi-1

表2异种铝焊丝用焊丝

异质母体金属

焊条

纯铝+铝锰合金

萨尔曼

纯铝，铝锰合金+5052，5A02

SAlMg-1、SAlMg-5

纯铝，铝锰合金+5A03

SAlMg-2

纯铝，铝锰合金+5083，5086

SAlMg-3

纯铝，铝锰合金+5A06，5A05

SAlMg-5

表3根据不同材料和性能要求选择焊丝

材料

根据不同的性能要求推荐焊丝

要求高强度

需要高延展性。

焊接和阳极氧化后需要配色。

要求高强度

要求焊接过程中裂纹倾向低。

1100

SAlSi-1

SAl-1

SAl-1

SAl-1

SAlSi-1

2A16

萨尔库

萨尔库

萨尔库

萨尔库

萨尔库

3A21

萨尔曼

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铝焊丝是美国标准ANSI/AWS A5.10

表4通用焊接焊丝的选择

母体材料之一

第二种母体金属

7005

6A02

6061

6063

5083

5086

5A05

5A06

5A03

5A02

3A21

3003

2A16

2B16

2A12

2A14

1070

1060

1050

与母材匹配的焊丝

1070

1060

1050

SAlMg-5

SAlSi-1

ER5356

SAlMg-5

LF14

SAlMg-5

SAlMg-5

萨尔曼

-

-

SAl-1

SAl-2

萨尔-3

2A12

2A14

-

-

-

-

-

-

-

-

SAlSi-1

BJ-380A

2A16

2B16

-

-

-

-

-

-

-

萨尔库

3A21

3003

SAlMg-5

SAlSi-1

SAlMg-5

SAlMg-5

SAlMg-5

SAlSi-1

萨尔曼

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

二、焊接焊工:

根据《铝容器焊工考试规则》附录A通过考试。

三。焊接前的准备:

1.铝槽加工应采用机械方法(包括剪切)。如果采用等离子火焰法加工，变色部分应加工去除不少于3毫米。加工后的坡口表面应平整光滑，无裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。坡口表面应呈银白色金属光泽；必要时，应在坡口和两侧不小于50 mm的范围内进行100%PT。

2.焊丝、坡口表面和两侧不少于50 mm范围内必须清理干净(包括清除氧化膜、氧化皮、污染和不合格氧化色)。抛光用φ0.15~0.2不锈钢钢丝刷、金属磨头(即电动铣刀)、手动圆盘铣床、锉刀(应为铝专用弧形锉刀)、刮刀、丙酮(沾丙酮的白布要擦干净，擦拭时不要用棉布或棉纱，以免带出毛绒)，但要注意这些工具使用前要清洗干净，清洗时不能将氧化膜压入基材内。但不允许用砂轮或普通砂纸打磨，因为铝材很软，导致铝材中残留砂粒，焊后容易产生气孔、夹渣等缺陷。

3.铝材进厂后原则上100%PT，必要时对不确定部位进行RT。

4.焊丝表面可用不锈钢钢丝刷或干净的油纸擦洗；氧化皮较厚的焊丝需要在焊前和打磨后进行化学清洗。化学清洗:在70℃，5%~10% NaOH溶液中浸泡约0.5~3min，然后用清水冲洗，再在室温下用15% HNO3溶液浸泡约1~2min，然后用温水冲洗，再用手持吹风机(不能用空气体压缩机，因为空气体中有水和油)这种方法也可用于铝材。

5.清洗后的焊丝和焊件应保持清洁干燥，不得用手触摸或吹动焊接部位。焊工一般戴白色焊接手套，不要戴脏手套，怕麻烦；焊前禁止污染，否则应重新清理，局部污染可局部清理；最好用白纸盖住凹槽的两边。一般应在机械清洗后立即进行焊接。如果清洗后4h内未进行焊接，应在焊接前再次清洗。

6.焊接件装配应该准确。如果装配不良，应考虑更换零件，不可强行装配，以免受力过大。正式焊接前，应检查坡口尺寸，合格后方可进行焊接。

7.定位焊选用的焊丝和采取的工艺措施与焊接工艺相同。

8.组装焊件时，尽量避免在应力集中的地方点焊(如工件上的焊缝交叉处和拐角处等)。).定位焊缝的长度和间距如下所示:(mm)

母材厚度

定位焊接距离

每个定位焊缝的长度

<3

3~6

>6

或喷嘴法兰

40~50

50~60

50~80

2~4点

4~6

5~10

10~12

每次3~8分

9.定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则必须重新焊接。重焊应在附近区域进行，而不是就地点焊；当工艺中未规定对接焊缝间隙时，可为2~4mm。

10.对于将熔入永久焊缝的定位焊缝，要保证其表面氧化层的渗透和去除(只允许银白色)，并在焊缝两端平滑过渡，以利于电弧连接，否则要进行修整。在冷件上焊接时，应在焊接开始时停弧片刻，当母材边缘开始熔化时，及时加焊丝进行焊接，以保证初始焊点的熔深。

11.焊接纵缝时，必须在焊件两端放置引弧板和退弧板。引弧板和退弧板由与焊件相同牌号和厚度的铝制成。环缝焊接时尽量避免出现弧坑。

12.在焊接过程中，如果定位焊点出现裂纹，导致板边错位或间隙变化，应立即停止焊接，修复后才能继续焊接。

13.焊接过程中，应用钢丝刷清除上部焊缝表面的黑灰和氧化物。焊接时要注意焊口，也就是收弧处。可在离焊接起点10~20mm处引弧，然后迅速焊回起点。第一层以直线焊接。为了获得良好的形状，其他层可以横向摆动，并在两侧停止融合。

14.铝容易因为焊接变形和焊接而塌陷。所以焊接前要有针对性的制作夹具和垫板。使用夹具时，零件的前后一般都需要夹紧，夹具的刚度和夹紧力要适中，因为太小控制不了变形；如果过大，焊缝的约束程度过强，容易导致焊缝开裂。夹紧力应为350Kg/100mm。软铝夹具可以是碳钢，也可以是不锈钢，可以减缓散热；强化铝可以用来做夹具，可以增强散热。纵缝夹具可以是键盘式，环缝夹具可以是液压胀形夹具。组装纵缝时，可适当加大间隙，使焊后有收缩空间；环缝(包括圆形法兰、法兰等。)都留有一些反向错边或跨边，因为焊接后法兰会塌陷变形。垫板一般采用不锈钢或碳钢，要求不高的铝焊可以用石墨。衬垫材料的选择还应考虑对焊缝冷却速度的影响。当铝板较厚或垫板装配间隙较大时，可用粘土泥密封间隙，焊后去除。衬垫的尺寸可以如下:

材料尺寸

A

B

C

或者不锈钢或碳钢

石墨

四、焊接要求:

1.持证焊工应根据焊接工艺文件和其他文件进行焊接。

2.焊接环境中有下列情况之一时，应采取有效的防护措施，否则不得焊接:

1)焊接环境不清洁，有灰尘和烟雾；

2)焊接环境风速大于或等于1.5m/s；

3)焊接环境的相对湿度大于80%；

4)雨雪天气的室外作业；

5)焊接温度低于5℃；

3.铝制品应在专用场地焊接，场地上铺橡胶或绒布；焊接时远离通风口、门窗，以免影响气体保护效果。

4.铝的手工TIG焊一般采用交流电产生阴极雾化的效果；对于TIG焊接，使用DC反接。由于设备的限制而采用DC焊接时，焊缝表面通常会有一层氧化膜甚至黑灰，用钢丝刷或抹布即可擦掉。焊缝表面焊剂残留或氧化形成的白色薄膜可用钢丝刷或抹布用热水擦去。

5.焊前预热:由于铝的导热性强，一般手工TIG焊厚度大于10mm时，应进行焊前预热，但不应超过100℃，焊接时层间温度不应超过100℃。可根据具体情况采用火焰加热或远红外板加热。

6.在焊接过程中，焊丝的填充点不应位于电弧的正下方，而应位于熔池边缘，距电弧中心线约0.5 ~ 1.0毫米。焊丝的填充点不应高于熔池表面或在电弧下横向摆动，以免影响母材熔化和破坏气体保护及氧化金属；收回焊丝时，不要将焊丝端头暴露在气体保护区外，以免再次送进时，焊丝端头被氧化后带入熔池。焊接时，如果钨极接触到焊缝金属，应立即停止焊接，用金属磨头清除污染，打磨钨极；焊接前或焊接过程中，焊丝端头的氧化部分应在焊接前切除。

7.一次焊接应尽可能一次完成。当需要中途停焊后重新焊接时，应搭接10~20 mm，在进行下一层多层焊接前，检查前一层焊缝的表面颜色，只允许银白色；彻底清除表面污染和夹渣等缺陷。弧坑应填满，弧缝应熔合焊透。一般采用叠高熄弧法:收弧时匀速起弧，同时填充焊丝，直至熄弧，使熄弧位置的焊缝局部凸出，必要时对超出的高度进行打磨。当焊机上有衰减装置时，这种灭弧方式的效果更好。

8.A、B级接头焊缝的超高、超高差和超宽差见下表(mm):

焊接位置

焊缝补强

残余焊缝高度差

焊缝宽度差

钨极氩弧焊

熔化氩弧焊

手工焊接和半自动焊接

自动焊接和机械化焊接

平卧焊

0~3

0~5

0~2

0~3

0~2

除平焊以外的其他焊接位置

0~4

0~5

0~3

0~3

0~2

9.当壳体厚度小于或等于≤12mm时，壳体应对焊，法兰高度为25 ~ 30 mm..

10.c、d类接头的焊缝厚度t不得小于角焊缝两侧构件厚度δ1、δ2中较小值的0.7倍，且不得小于3mm，一般不得超过10 mm(如下图)；当角焊缝与用于衬里或复合板的盖板重叠时，盖板的厚度构成角焊缝，并且一侧的长度L2一般较薄，使得焊脚的长度受到侧边长度的限制。当L2≤4mm时，应要求t≥0.7 L2。

11.C级和D级接头的焊缝应与母材平滑过渡。

12.焊缝和热影响区表面应进行100%检查，不得有裂纹、未熔合、气孔、弧坑、夹渣和飞溅等缺陷，焊缝外不得有电弧点。

13.铝制压力容器的焊缝表面不应有咬边。常压容器焊缝表面的咬边深度不应大于0.5毫米，连续咬边长度不应大于100毫米，焊缝两侧的咬边总长度不应超过焊缝长度的10%。

14.换热管焊接顺序:管板组装(换热管预留长度不小于4mm，便于后续加工)；管端和管板的清洗；一端胀管；焊接一块管板；加工非焊接换热管的端部；胀管；管端和管板的清洗；焊接热交换管的非焊接侧。焊接第一层时，一般不需要进行丝焊(无论第一层是否按规定进行PT或气密性试验)，其他层都要进行丝焊。

15.铝焊接时，应注意坡口钝边较大，一般为2~6mm。对于有垫板的接头，可适当减少钝边。铝板较薄时，应考虑对焊。比如≤3mm时，要考虑对焊和无丝焊。铝可以双面同时焊接，背面可以有也可以没有线，视具体情况而定。

五、焊缝修补:

1.需要返修的缺陷，要分析原因，提出改进措施，编制焊接返修工艺(要考虑加工设备防止焊接变形)，才能开始返修(下表是一般情况下的焊缝缺陷及原因分析)；

2.同一部位焊缝的返修次数不应超过2次。

3.一般用金属磨头去除缺陷和沟槽。如果缺陷较深，可先用规定的手工铣抛光，再用金属磨头打磨坡口表面。坡口应是宽度均匀、表面光滑、易于焊接的坡口，坡口两端有一定坡度(一般不超过1: 4)。

4.修补前应对缺陷进行清理，一般要做100%PT确认(如果缺陷是裂纹，必须做100%PT)。修复时，只去除缺陷即可，不要深挖，必要时做RT确认缺陷已完全去除。焊接时，不要先填丝，用电弧熔化补焊区域的金属；填丝后，电弧应稍微偏向焊丝，防止补焊区金属过热，电弧可沿补焊长度方向适度来回移动，以延长熔池的存在时间，便于氢气泡从熔池中逸出。

5.补焊焊缝的性能和质量要求应与原焊缝相同；

6.铝焊接的主要焊接缺陷是气孔和裂纹；

6.1气孔产生原因:铝焊接气孔主要是氢气进入焊接熔池形成的。氢的来源包括:材料、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工手套、过高的环境湿度等。如焊丝被污染、材料和焊丝本身的氧化膜、送丝机构上的油污或汗渍等。预防措施:

6.1.1材料和焊丝中的氢含量≤ 0.4毫升/100克；

6.1.2应清除焊接件表面的油污和氧化膜，存放时间不得超过4h。清洁表面后，应使用干燥、清洁、不起毛的物体覆盖沟槽和两侧；

6.1.3焊丝应尽量使用抛光焊丝；否则，处理方法同上；

6.1.4保护气体中杂质含量:H2≤0.001%；O2≤0.02%；N2≤0.1%；H2O≤0.02%；

6.1.5保护气体管道:一般采用不锈钢管或铜管，软管采用塑料管，不允许使用橡胶等吸水软管；焊接前，检查冷却水管道，确保不会泄漏；当环境湿度很高时，应加热保护气体吹扫管道；

6.1.6送丝机构:不应有油污，送丝管应采用聚四氟乙烯管或尼龙，焊接前应清除管内的污染和冷凝水；

6.1.7现场环境:温度不超过25℃，相对湿度不超过50%，保持环境清洁；

6.1.8焊工:工作服尽量白色，以便发现污染并及时清理。焊接时注意汗渍、油渍，不要再污染焊件；

6.1.9焊接前，在试板上试焊，检查保护气体和管道是否合格。

6.1.10焊接过程中的预防措施:双面焊代替单面焊；当每条焊缝薄于厚时，有利于排气逃逸；大直径焊丝有利于减少气孔；焊前预热，焊后缓冷；降低电弧电压、增大电流和降低焊接速度有利于减少气孔。

6.2产生裂纹的原因:材料的可焊性差；选择焊丝时，不考虑抗裂性；结构太拘束了。预防措施:

6.2.1对于可焊性差的铝材，焊接前应考虑抗裂性，不能只考虑强度；必要时，焊接件可先退火后焊接，焊后再淬火时效。

6.2.2选择抗裂性好的焊丝，如含Si等低熔点元素的焊丝。

6.2.3尽量减少对焊接接头的约束，合理安排焊接顺序，并允许焊缝有横向收缩余量，以降低焊接应力。如果不需要点焊，就不要点焊，如果可以双面焊接，就不要单面点焊。

6.2.4尽量将单面焊改为双面焊。

不及物动词检验要求:

1.封头平缝焊接后应进行100%射线检测，成形后应进行100%射线检测或100%渗透检测。

2.通常对A级和B级焊缝进行100%射线检测。

3.容器上的C级和D级焊接接头应为100%铂。

4.将100%铂涂在铝表面的补焊焊缝上。

5.铝制夹具和撑条的临时固定连接焊缝拆除后，应对焊缝进行100%PT。

6.其他图纸中需要探伤的部位。