铝气化器的焊接

第35卷第1期石油化工设备Vol 35 No. 12006年1月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENTJan. 200制造技术文章编号:1000-7466(2006)01-0074-03铝气化器的焊接仇志晖佛山市佛化机设备工程有限公司,广东佛山528031)摘要:介绍了异种铝合金气化器焊接工艺试验过程及工艺参数的确定,并对焊接过程中岀现的问题进行了分析和总结。关键词:异种金属焊;铝合金;工艺参数中图分类号:TG406;TQ051.5文献标识码:B某厂制作的一台空冷式气化器为翅片排管结某些铝合金时,往往由于过大的内应力而在脆性温构,翅片管之间用弯头连接,由于换热效果达不到使度区间内产生热裂纹。④容易形成气孔。在相同焊用工艺要求,故委托我公司进行改制。气化器的设接工艺条件下,铝的冷却速度为钢的4倍多,使金属计参数及主要技术要求为:设计压力1.77MPa,设结晶速度加快,氨来不及逸出就会在焊缝中形成气计温度50℃,介质为液化石油气,主体材料采用铝孔。⑤焊缝近缝区存在弱化现象。由于焊接热影合金翅片管,规格O25mm×3mm,所有的管口对响,焊缝近缝区的基体金属力学性能下降。⑥色泽接接头要求100%射线检测,Ⅱ级合格;所有角焊缝上没有变化。铝及铝合金从固态变成液态时,无明要求做渗透检测,Ⅰ级合格。设备制作完毕以后进显的颜色变化,给焊接操作带来困难。在达到熔化行3气压试验温度时,液态铝的流动性很强,焊缝金属容易塌陷或铝的焊接特点1下漏铝的密度只有钢的1/3,塑性很好,加工方便,2铝气化器用翅片管铝在空气中和淡水中不受腐蚀,但焊接较困难,其特铝气化器的换热管为整体拉制成形的翅片管点:①较强的氧化能力。铝与氧的亲和力很大,在材料选用美国铝镁硅合金,牌号6063;铝气化器的空气中极易与氧结合生成致密的Al2O3薄膜,熔点连接弯头材料选用国产铝锰合金,牌号LF21;焊丝高达2050℃,氧化膜阻碍金属之间的良好结合,易选用美国铝合金焊丝,牌号R5356。选用焊丝时须形成夹渣,还会吸附水分,使焊缝产生气孔。②较大考虑因素2:①异种铝合金焊接时应选用与抗拉的导热系数和比热容。铝和铝合金的导热系数及比强度较高的母材相对应的焊丝。②焊丝含有少量合热容是钢的1倍多,为此需要能量集中、功率大的焊金元素钛时可细化晶粒,提高焊缝金属塑性。③选接热源。③热裂纹倾向大。铝及铝合金的线膨胀系用a(Mg)>3%的焊丝,以增加焊缝抗裂性。3种材数约为钢的2倍,凝固时体积收缩率达6.5%焊接料的化学成分和力学性能分别见表1和表表1母材与焊丝的化学成分(质量分数)材料牌号≤0.10≤0.100.45LF2≤0.201.00~1.60R53560.040.100.13H中国煤化工余量余量CNMHG余量收稿日期:2005-07-24作者简介:仇志晖(1962-),男,广东佛山人,高级工程师,从事压力容器设计及制造工作。第1期仇志晖:铝气化器的焊接表2翅片管和连接弯头材料的力学性能材料牌号抗拉强度 R/MPa断后伸长率A/%硬度(HB)606378、78、82供货状态25模拟退火状态LF21退火状态从表2中可知,6063铝合金模拟退火后抗拉强都在强度值较低侧的母材软化区内,焊接工艺评定度值和硬度值均有较大幅度下降,6063铝合金管退合格。此外,在试验过程中用砂轮磨削过的试样在火后其抗拉强度值降低至原供货状态值的0.52倍,冷弯时较易开裂,可能是磨削时产生的高温对铝合其平均硬度值降低至原供货状态值的θ.55倍,两者金组织有不利影响,而用锉刀加工的试样冷弯比较的降低比率基本上是一致的。容易达到合格3焊接试验4产品焊接3.1试验目的按照试验所选定的焊接工艺参数对翅片管及弯为保证铝气化器的焊接质量,必须进行材料的头施焊,考虑到大倾角焊接容易扰乱电弧及气流的焊接性试验,并完成焊接工艺评定工作稳定性,在焊接操作时选择的焊丝倾角应愈小愈好3.2试验方法及结果般不得大于15°,见图1。焊接时控制钨极棒外伸(1)第1次焊接性试验取2组表面未清理的约5mm,喷嘴和工件表面距离约10mm。焊丝不O25mm×3mm异种铝合金管,材料为6063和进入弧柱区,只放在弧柱周围的火焰层内熔化。焊LF2Ⅰ。采用钨极氩弧焊填丝方法进行焊接性试验,接过程中焊丝不得离开氩气保护范围,断弧前先填其中一组试件直接焊接,另外一组试件在焊接过程满弧坑,氩气保护延时5~15s,待电极呈暗红色后中添加铝气焊熔剂,力学性能检验结果表明,两组试样焊缝抗拉强度值均小于50MPa,远低于LF21材料的抗拉强度下限值95MPa,焊接试样不合格,添加铝气焊熔剂的效果也不明显。为此对焊缝断口处1015进行检査,发现该处氧化物引起的气孔和夹渣缺陷较多故清除氧化物是铝合金焊接的关健-2(2)第2次焊接性试验材料仍为6063和LF21,首先用丙酮擦洗焊件,再用不锈钢丝刷将坡图1翅片管及弯头焊接示意图口表面刷出金属光泽,焊丝表面则用化学清洗方关闭氩气,应在弧坑前10~20mm的焊缝上再次引法处理。考虑到交流钨极氩弧焊可对氧化膜产生弧,使弧坑得到充分再熔化。在施焊前和施焊过定的阴极破碎作用此次焊接采用交流钨极氩程中还应注意以下问题:①材料表面的氧化层应彻弧焊。加大焊接电流以便进行快速焊接控制层底清除,氩气纯度应保持在99.99%以上,每次隔夜间温度小于1o0C,以尽量避免焊接过程气孔的焊前先在试板上试焊,这样既可根据焊缝金属外观产生。焊接工艺评定用参数:钨极棒直径O3mm,和阴极雾化区的宽度调节工艺参数并检查气体保护R5356焊丝直径O3.2mm,氩气流量10L/min,交效果,又有利于除去焊枪和气体管路中的冷凝水2]。流焊接电流110~130A,采取以上工艺措施和焊②为减少焊缝收弧处产生的气孔及夹钨缺陷,在焊接参数焊接试样,试验结果见表3接过程中应及时填满弧坑,钨极切莫与焊丝和熔池表32组焊接试样性能表相碰。③所有对接焊接接头在进行100%射线检测试样抗拉强弯曲试验d=6a,a=180°和渗中国煤化工压试验,以检验可能存编号度/MP断囗位置背弯在HCNMHG则受灵敏度限制,而渗LF21母材侧完好完好透检测受人为因素影响,都存在缺陷漏检的可能性,LF21母材侧故采用气压试验作为最终检验手段。④在焊完的部(3)试验结果从表3中可以看出,焊接试样的分接头处,通入压缩空气进行预检漏。本次施焊曾抗拉强度值已达到退火母材的抗拉强度水平,断口在近缝区的母材上发现1~5mm长的小裂口,当时第35卷第1期石油化工设备Vol 35 No. 12006年1月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENTJan. 200文章编号:1000-7466(2006)01-0076-03奥氏体焊条AR617在1Cr5Mo钢管焊接中的应用张克志,李厚兴,刘丽月(中国石油抚顺工程建设有限公司,辽宁抚顺113004)摘要:利用新型低铬高锰奥氏体焊条AR617焊接1Cr5Mo珠光体耐热钢管,做了焊接工艺评定分别对其焊缝进行了拉伸、弯曲和冲击试验,并通过金相照片对焊缝的微观组织进行了分析。结果证明,工艺评定焊缝的各项力学性能指标均达到了国家相关标准的要求,而且焊接操作简便,经过对服役35000h的接头取样观察,使用性能稳定,该焊接方法在实际生产中是可行的。关键词:耐热钢;钢管;焊条;焊接工艺评定中图分类号:TQ406文献标识码:BlCr5Mo钢管在石化行业的高温管线、焦化炉新型低铬高锰奥氏体焊接材料是针对目前高温常压炉等设备中一直被广泛使用。其焊接一般采用服役的奥氏体不锈钢异质焊接接头提前失效而研制两种焊条进行焊接:①同材质焊接法,即采用化学成的。用AR617焊条代替常规奥氏体不锈钢(A302分与lCr5Mo钢母材金属相近的R507焊条焊接,或A30⑦)焊条不仅可使焊缝金属具有与母材相近的其焊接接头具有与母材相同的组织和极为相近的化合金化程度及相匹配的热膨胀系数,同时焊接接头学成分,且无明显的熔合线,可获得与母材相近的力的熔合区在长期高温服役过程中无明显的增碳带和学性能,使用中无明显合金元素扩散和碳迁移问题。贫碳带,可以有效阻止合金元素的扩散和碳迁移的但此方法要求的焊接工艺复杂、严格,要求焊前预产生,从根本上解决CrMo钢异质接头使用过程中热焊后必须进行热处理,此方法在施工现场难以控因增碳层、贫碳层的产生而引起的使用性能恶化,其制和实现。②异种材质焊接法,即采用奥氏体不锈焊接接头具有良好的力学性能,焊后也无需进行热钢焊接材料A302或A307焊接,此种方法焊接工艺处理,焊接接头寿命与母材相当简单焊前不用预热、焊后也无需进行热处理,适合1焊接工艺评定于现场抢修时使用,但异种材质焊接接头在高温服1.Ⅰ材料役时存在提前失效问题。依据文献[2]的规定和要求,采用直径为一一将管端切除10~20mm重新加工坡口,进行第2次的,用硬度测定方法可推算强度值变化情况。焊接后检验合格。裂口产生的原因是由于在割开原(4)焊缝弯曲试样的加工不宜用砂轮磨削.用锉气化器过程中使用了火焰切割工艺,造成翅片管割刀加工的试样冷弯较易通过口附近软化变形后材料微裂,焊接过程中母材的再(5)射线检测和渗透检测都可能存在漏检缺陷,次软化以及焊接应力的作用使得裂纹扩展。压力试验应做为产品的最终检验手段5结论(1)氧化物是影响铝管对接焊接接头力学性能参考文的主要因素焊前和焊接过程中都应采取去除氧化1]斯重遥焊接手册—材料的焊接M].北京机械工业出版物的工艺措施(2)铝合金不宜采用气割方法加工,坡口应机械2中国煤化工术规程SCNMHG工手册—手工焊接与切割加工,以防材料产生微裂。[M].北京:机械工业出版社,1991(3)铝合金退火后的强度和硬度变化率是一致收稿日期:2005-08-10作者简介:张克志(1976-),男(满族),辽宁抚顺人,工程师,学士,现从事石油化工装置施工工程技术管理。