工業(yè)純鋁儲罐半自動MIC焊工法

1、工業(yè)純鋁儲罐半自動mic焊工法 目 錄1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)22 適用范圍23 鋁罐制作和安裝施工程序24 焊接工藝及技術(shù)措施35 焊接操作要點(diǎn)56 主要施工機(jī)具67 勞動組織78 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析79 工程實(shí)例7 工業(yè)純鋁儲罐因具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和低溫性能并具有一定的強(qiáng)度，因而在化學(xué)、化工、宇航領(lǐng)域及低溫工程中獲得廣泛應(yīng)用。一般情況下，工業(yè)純鋁具有良好的物理可焊性和較好的工藝可焊性，但對大型厚壁鋁板結(jié)構(gòu)，其熔化焊存在二個(gè)問題：一是由于鋁的比熱及熔化潛熱大，導(dǎo)熱率高（單位面積散熱量為鋼的5倍），因而其局部加熱熔化困難，一般焊接方法難以勝任；二是鋁的熱膨脹率和冷收縮率大（液態(tài)結(jié)晶時(shí)體積收縮率為7

2、），因此焊后變形嚴(yán)重。在開發(fā)、應(yīng)用本工法前，由于這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)沒有得到很好解決，對壁厚大于12mm、容積大于60m3的工業(yè)純鋁儲罐及容器的熔化焊接相當(dāng)困難，質(zhì)量不易保證。特別是大型（100m3以上）、厚壁（18mm以上）鋁儲罐的工地焊接施工，其焊接質(zhì)量（包括焊縫內(nèi)部質(zhì)量、外觀質(zhì)量、焊后變形及焊接接頭的物理化學(xué)性能等）幾乎均未達(dá)到設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此造成鋁罐（容器）的使用周期短，只得采取提前大修等措施，不僅花費(fèi)大量人力和物力，而且還會影響整個(gè)裝置的正常生產(chǎn)。而采用半自動mig焊方法，并配以適當(dāng)?shù)墓ぱb、胎具，通過科學(xué)的組織和嚴(yán)格的管理，不僅可以解決上述二個(gè)技術(shù)難題.而且還可以順利地實(shí)施大型鋁板結(jié)

3、構(gòu)及儲罐的現(xiàn)場焊接施工。1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn) 1.1焊接熔化良好，無需復(fù)雜的輔助加熱；熔深大，熔合好，不易產(chǎn)生未焊透及未熔合缺陷。 1.2焊后變形小，變形量僅為tig焊的15，氧乙炔焊的18。 1.3焊接速度快，生產(chǎn)效率高，比tig焊效率提高5倍以上。 1.4成本低、效益好。由于無需輔助加熱及焊速快，大大減少了氮?dú)?、氧氣及乙炔氣的消耗。同時(shí)由于變形小、質(zhì)量好，可以節(jié)省大量用于焊接返修及矯正焊接變形的材料和人工。2 適用范圍 本工法適用范圍較為廣泛，凡工業(yè)純鋁儲罐的現(xiàn)場制作與安裝施工均可應(yīng)用本工法，對其它鋁和鋁合金大型結(jié)構(gòu)以及儲罐的制作和安裝也有直接參考應(yīng)用價(jià)值。3 鋁罐制作和安裝施工程序施工準(zhǔn)

4、備罐底拼焊檢驗(yàn)筒體組焊檢驗(yàn)罐頂拼焊檢驗(yàn)罐底、筒體罐頂組焊檢驗(yàn)開孔接管焊接檢驗(yàn)整體吊裝就位根據(jù)鋁罐結(jié)構(gòu)情況及mig焊工藝特點(diǎn)，將鋁罐分為三大部分（罐底、筒體和罐頂），分別組裝、焊接、檢驗(yàn)，然后將三大部分拼裝焊接為一整體并完成有關(guān)檢驗(yàn)工作，合格后整體吊裝就位，安裝施工程序見圖1。圖1 施工程序圖4 焊接工藝及技術(shù)措施 4.1 焊接工藝的制訂應(yīng)遵循工業(yè)純鋁焊接冶金規(guī)程并符合mig焊焊接工藝特點(diǎn)，主要有： 4.1.1坡口制備根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)要求及mig焊特點(diǎn)，坡口型式分兩種情況：一是帶墊板的v型坡口（適合于底板及頂板焊接）；二是不帶墊板的v型和x型坡口（適合于筒體的焊接，v型用于1016mm板，x型用

5、于1825mm板）。坡口型式及尺寸見圖2。 坡口加工采用電鏟及風(fēng)鏟，局部以刮刀、手鏟配合。 4.1.2焊件、焊絲表面氧化膜的清除 鋁的表面極易生成一種鋁的氧化物al203，其熔點(diǎn)（2050）遠(yuǎn)高于鋁本身的熔點(diǎn)（650）。高熔點(diǎn)al203嚴(yán)重阻礙工件與工件及工件與焊絲之間的熔化和熔合，同時(shí)還會使焊縫形成非金屬的夾雜物。因此必須徹底清除這種氧化物才能保證熔化焊的正常進(jìn)行并獲得質(zhì)量好的焊縫。焊件的清理有化學(xué)清理和機(jī)械清理兩種方法。本工法將兩種方法結(jié)合使用，機(jī)械清理是采用不銹鋼絲輪（局部配以刮刀），將焊道坡口及周邊各100mm范圍內(nèi)的氧化膜及其它雜物清理干凈；化學(xué)清理是用一定配比的堿液酸液等按一定工藝

6、程序進(jìn)行坡口及周邊的清洗。焊絲的清理只采用化學(xué)方法?；瘜W(xué)清洗液配方清洗工藝見表1?；瘜W(xué)清洗配方及清洗工藝表 表1清洗順序12345清洗工藝清洗坡口浸洗焊絲水 洗清洗坡口浸洗焊絲水 洗干 燥溶液名稱naoh自來水hno3自來水工件用干燥無油熱風(fēng)吹干,焊絲經(jīng)100烘干1hr溶液濃度(%)15/25-30/溶液溫度(c)5060101010清洗時(shí)間(min)11.5231223注:此配方及工藝與某些規(guī)范及資料介紹有所不同,具有省事、省時(shí)、清洗效果好的特點(diǎn)。 4.1.3焊接規(guī)范（見表2）。工業(yè)純鋁半自動mig焊焊接規(guī)范表2板厚(mm)焊絲直徑(mm)焊接電流(a)焊接電壓(v)氬氣流量(l/min)噴

7、嘴直徑(mm)電特性10142.028031027302520直流反接14162.032035030323020直流反接182.535040032364020直流反接202.540045036385020直流反接222.545047038425020直流反接4.2焊接技術(shù)措施 4.2.l罐底板焊接技術(shù)措施 4.2.1.l分段焊法。對長度大于2.5m的焊縫應(yīng)分段焊接，分段長度視具體情況而定，長度不超過6m的焊縫可以從中間分為兩段，由中間向兩端焊接。4.2.1.2層與層間逆向焊法，即第一層由中間向兩端施焊，第二層由兩端向中間施焊，依此類推，焊接起始時(shí)間及焊接速度基本上同步。分段及逆向焊接（見圖3）

8、。 4.2.2筒體焊接技術(shù)措施為滿足現(xiàn)場mig焊焊接要求，提高焊接速度和質(zhì)量，必須制作焊接轉(zhuǎn)臺。須強(qiáng)調(diào)的是，由于鋁的強(qiáng)度、硬度均比碳鋼低得多，為防止筒體局部受壓變形和劃傷，轉(zhuǎn)臺的托輪要比焊接同規(guī)格鋼制品的托輪長一些，托輪間距也相對小一些，同時(shí)托輪外緣要包一層厚56mm橡膠皮。轉(zhuǎn)臺基本結(jié)構(gòu)及尺寸見圖4（以兩節(jié)筒體長度為例）。 4.2.3焊機(jī)的改進(jìn) 目前國內(nèi)各焊機(jī)廠生產(chǎn)的半自動焊機(jī)焊接電纜的長度一般為34m，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場焊接施工需要，但欲加長焊接電纜則受到技術(shù)條件和焊槍結(jié)構(gòu)的限制，日本等發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的焊機(jī)焊接電纜的長度也不超過5m。為此，最佳且可行的方法是將焊接電源（2pg2500）與送絲裝置（

9、帶控制箱，型號sdy15s）之間的連接電纜加長。具體增加長度視現(xiàn)場焊接需要而定，但不宜超過20m。經(jīng)此改進(jìn)后，只需搬運(yùn)送絲裝置（重25kg）而無需搬動電源（重220kg）就可使焊接操作覆蓋范圍半徑擴(kuò)大到10m以上，完全可滿足現(xiàn)場焊接施工需要。5 焊接操作要點(diǎn) 5.1焊前準(zhǔn)備 5.1.l組裝質(zhì)量檢查 檢查內(nèi)容包括罐底、罐頂及筒體的幾何形狀與尺寸，組對間隙、錯(cuò)邊量等。其精度均需符合規(guī)范、圖紙及工藝要求，這是保證焊接質(zhì)量的前提條件。 5.1.2焊絲纏繞與焊機(jī)檢查 焊絲必須一層一層纏繞。同一層的焊絲不得相互絞壓，最好在每層焊絲之間墊以有一定強(qiáng)度的潔凈白紙，既能使焊絲不紊亂，便于送絲，又能保護(hù)焊絲不受污

10、染。 焊前對焊機(jī)的電路、氣路、機(jī)械傳動部分及自動控制部分進(jìn)行一次認(rèn)真檢查,保證電、氣路暢通，機(jī)械傳動部分運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，自動控制部分控制靈活。 5.2引弧與熄弧 罐底、罐頂與筒體縱縫的焊接引弧與熄弧均應(yīng)采用引熄弧板，引熄弧板點(diǎn)焊在相應(yīng)的焊接部位，其規(guī)格約為100100板厚，簡體環(huán)縫焊接的引熄弧應(yīng)在坡口一側(cè)的基體上進(jìn)行，焊后再將引、熄弧焊點(diǎn)磨掉。 5.3點(diǎn)焊與焊接 5.3.l點(diǎn)焊 將焊機(jī)置于“斷續(xù)焊接操作狀態(tài)”，采用略大于正式焊接時(shí)的電流，掀下焊槍開關(guān)，即可完成點(diǎn)焊操作。要求點(diǎn)焊長度為50100mm，點(diǎn)焊高度不小于板厚的23。 5.3.2焊接 5.3.2.1將焊機(jī)置于“連續(xù)焊接功能狀態(tài)”。 5.3.2

11、.2底層焊接采用不擺動直線運(yùn)槍方式。送絲速度通過焊接電流調(diào)節(jié).焊接速度（即運(yùn)槍速度）由焊工調(diào)節(jié)。焊工可根據(jù)熔池情況，在保證焊縫熔透、熔合良好的前提下盡可能加快焊接速度。 5.3.2.3填充及蓋面焊接。由于板厚不同，焊接層數(shù)也不同。一般情況下，焊接坡口深度810mm，填充一層，蓋面一層。深度10mm以上可適當(dāng)增加層教，隨著層教和焊道寬度的增加，焊接操作需適當(dāng)橫向擺動，以保證坡口兩側(cè)熔合良好。擺動方式以“畫橢圓”方式為好，橢圓長徑不超過噴嘴直徑的l.5倍，短徑不超過噴嘴直徑的12。6 主要施工機(jī)具mic主要施工機(jī)具一覽表 表3序號機(jī)具名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途備 注1半自動氬弧焊機(jī)nb-500(co

12、2/mic)co2/mag臺2鋁罐主焊縫焊接具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模及工期決定2tig焊機(jī)nsa-400臺2薄件焊接3空氣等離子切割機(jī)lgk3-100臺鋁件切割具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模及工期決定4繞絲機(jī)自制臺1焊絲盤纏繞焊絲如購買帶盤焊絲則可省去該設(shè)備5堿液槽罐自制個(gè)1清洗焊絲6酸液槽罐自制個(gè)1清洗焊絲7烘干箱yhx-20臺1焊絲干燥8電動鏟sd-200(定做)臺2坡口剔槽具體數(shù)量視需要而定9空氣壓縮機(jī)0.6m3臺1配切割機(jī)具體數(shù)量視需要而定10焊接轉(zhuǎn)胎自制付3筒體焊接具體數(shù)量視需要而定11x光機(jī)200kv臺1局部探傷12真空泵-0.1mpa臺1真空試漏13真空箱自制個(gè)2真空試漏14吊車25t臺1

13、焊接翻身間歇使用15工裝自制套1焊接裝配7 勞動組織勞動組織 表4序號工種人數(shù)備注1半自動焊操作工24名按同時(shí)施工二臺鋁罐考慮2半自動焊輔助工24名3等離子切割工12名4鉚 工1214名5手工鎢板氬弧焊工12名6無損探傷工12名7其它輔助工810名勞動組織與施工管理應(yīng)自始至終以滿足mig焊要求為軸心進(jìn)行安排和調(diào)度，這是保證焊接質(zhì)量和施工進(jìn)度的關(guān)鍵所在。8 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析本工法對鋁常用的氧乙炔焊、tig焊、mig焊三種焊接方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行對比分析，從表5中可以看出mig；焊的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最佳（表中有關(guān)數(shù)字是以板厚18mm，焊縫長100m計(jì)算所得）。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析表5焊 接方 法技 術(shù) 指 標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（材料消耗）焊接熔化焊接變形綜合質(zhì)量焊絲(kg)氧氣(m3)乙炔氣(m3)氬氣(m3)氧乙炔困難大一般7540500tig焊困難較大較好70253030mig焊良好小優(yōu)良600045注：包括焊接時(shí)輔助加熱氣體消耗量。9 工程實(shí)例 本工法成功地用于濟(jì)南化肥廠三臺125m3（壁厚1224mm）濃硝酸（98）鋁儲罐的現(xiàn)場制作與安裝，克服了中厚鋁板現(xiàn)場焊接上一系列棘手的技術(shù)問題，并取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是其它方法不能比擬的。歸納起來，主要有以下幾方面： （1）可以完全保證罐體焊后的幾何形狀與尺寸符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，甚至優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允差值。如直