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1、1工业纯铝储罐半自动 MIC 焊工法目 录 1 主要技术经济特点.2 2 适用范围.2 3 铝罐制作和安装施工程序.2 4 焊接工艺及技术措施.3 5 焊接操作要点.5 6 主要施工机具.6 7 劳动组织.7 8 技术经济效果分析.7 9 工程实例.72工业纯铝储罐因具有优良的耐腐蚀性能和低温性能并具有一定 的强度，因而在化学、化工、宇航领域及低温工程中获得广泛应用。 一般情况下，工业纯铝具有良好的物理可焊性和较好的工艺可焊性， 但对大型厚壁铝板结构，其熔化焊存在二个问题：一是由于铝的比 热及熔化潜热大，导热率高（单位面积散热量为钢的 5 倍） ，因而其 局部加热熔化困难，一般焊接方法难以胜任
2、；二是铝的热膨胀率和 冷收缩率大（液态结晶时体积收缩率为 7） ，因此焊后变形严重。 在开发、应用本工法前，由于这二个技术难点没有得到很好解决， 对壁厚大于 12mm、容积大于 60m3的工业纯铝储罐及容器的熔化焊 接相当困难，质量不易保证。特别是大型（100m3以上） 、厚壁 （18mm 以上）铝储罐的工地焊接施工，其焊接质量（包括焊缝内 部质量、外观质量、焊后变形及焊接接头的物理化学性能等）几乎 均未达到设计和标准的要求，因此造成铝罐（容器）的使用周期短， 只得采取提前大修等措施，不仅花费大量人力和物力，而且还会影 响整个装置的正常生产。而采用半自动 MIG 焊方法，并配以适当的 工装、胎
3、具，通过科学的组织和严格的管理，不仅可以解决上述二 个技术难题.而且还可以顺利地实施大型铝板结构及储罐的现场焊接 施工。 1 1 主要技术经济特点主要技术经济特点1.1 焊接熔化良好，无需复杂的辅助加热；熔深大，熔合好，不 易产生未焊透及未熔合缺陷。1.2 焊后变形小，变形量仅为 TIG 焊的 15，氧乙炔焊的 18。1.3 焊接速度快，生产效率高，比 TIG 焊效率提高 5 倍以上。1.4 成本低、效益好。由于无需辅助加热及焊速快，大大减少了 氮气、氧气及乙炔气的消耗。同时由于变形小、质量好，可以节省 大量用于焊接返修及矫正焊接变形的材料和人工。 2 2 适用范围适用范围本工法适用范围较为广
4、泛，凡工业纯铝储罐的现场制作与安装 施工均可应用本工法，对其它铝和铝合金大型结构以及储罐的制作 和安装也有直接参考应用价值。 3 3 铝罐制作和安装施工程序铝罐制作和安装施工程序 根据铝罐结构情况及 MIG 焊工艺特点，将铝罐分为三大部分 （罐底、筒体和罐顶） ，分别组装、焊接、检验，然后将三大部分拼 装焊接为一整体并完成有关检验工作，合格后整体吊装就位，安装 施工程序见图 1。施工准备罐底拼焊检验筒体组焊检验罐顶拼焊检验罐底、筒体罐顶组焊检验开孔接管焊接检验整体吊装就位3图 1 施工程序图 4 4 焊接工艺及技术措施焊接工艺及技术措施4.1 焊接工艺的制订应遵循工业纯铝焊接冶金规程并符合 M
5、IG 焊焊接工艺特点，主要有：4.1.1 坡口制备 根据设计图纸技术要求及 MIG 焊特点，坡口型式分两种情况： 一是带垫板的 V 型坡口（适合于底板及顶板焊接） ；二是不带垫板 的 V 型和 X 型坡口（适合于筒体的焊接，V 型用于 1016mm 板， X 型用于 1825mm 板） 。坡口型式及尺寸见图 2。坡口加工采用电铲及风铲，局部以刮刀、手铲配合。4.1.2 焊件、焊丝表面氧化膜的清除铝的表面极易生成一种铝的氧化物 AL203，其熔点（2050） 远高于铝本身的熔点（650） 。高熔点 AL203 严重阻碍工件与工件 及工件与焊丝之间的熔化和熔合，同时还会使焊缝形成非金属的夹 杂物。
6、因此必须彻底清除这种氧化物才能保证熔化焊的正常进行并 获得质量好的焊缝。焊件的清理有化学清理和机械清理两种方法。 本工法将两种方法结合使用，机械清理是采用不锈钢丝轮（局部配 以刮刀） ，将焊道坡口及周边各 100mm 范围内的氧化膜及其它杂物 清理干净；化学清理是用一定配比的碱液酸液等按一定工艺程序进 行坡口及周边的清洗。焊丝的清理只采用化学方法。化学清洗液配 方清洗工艺见表 1。 化学清洗配方及清洗工艺表 表 1 清洗顺序12345清洗工艺清洗坡口 浸洗焊丝水 洗清洗坡口 浸洗焊丝水 洗干 燥溶液名称NaOH自来水HNO3自来水 溶液浓度(%)15/25-30/ 溶液温度(C)5060101
7、010工件用干燥无 油热风吹干,焊 丝经 100 烘干 1hr4清洗时间 (min)11.5231223注:此配方及工艺与某些规范及资料介绍有所不同,具有省事、省时、清洗效果好 的特点。4.1.3 焊接规范（见表 2） 。 工业纯铝半自动 MIG 焊焊接规范表 2 板厚 (mm)焊丝直径 (mm)焊接电流 (A)焊接电压 (V)氩气流量 (L/min)喷嘴直径 (mm)电特性10142.028031027302520直流反 接14162.032035030323020直流反 接182.535040032364020直流反 接202.540045036385020直流反 接222.5450470
8、38425020直流反 接 4.2 焊接技术措施4.2.l 罐底板焊接技术措施4.2.1.l 分段焊法。对长度大于 2.5m 的焊缝应分段焊接，分段长 度视具体情况而定，长度不超过 6m 的焊缝可以从中间分为两段， 由中间向两端焊接。 4.2.1.2 层与层间逆向焊法，即第一层由中间向两端施焊，第二 层由两端向中间施焊，依此类推，焊接起始时间及焊接速度基本上 同步。分段及逆向焊接（见图 3） 。54.2.2 筒体焊接技术措施 为满足现场 MIG 焊焊接要求，提高焊接速度和质量，必须制作 焊接转台。须强调的是，由于铝的强度、硬度均比碳钢低得多，为 防止筒体局部受压变形和划伤，转台的托轮要比焊接同
9、规格钢制品 的托轮长一些，托轮间距也相对小一些，同时托轮外缘要包一层厚 56mm 橡胶皮。转台基本结构及尺寸见图 4（以两节筒体长度为例） 。4.2.3 焊机的改进目前国内各焊机厂生产的半自动焊机焊接电缆的长度一般为 34m，远不能满足现场焊接施工需要，但欲加长焊接电缆则受到 技术条件和焊枪结构的限制，日本等发达国家生产的焊机焊接电缆 的长度也不超过 5m。为此，最佳且可行的方法是将焊接电源 （2PG2500）与送丝装置（带控制箱，型号 SDY15S）之间的连 接电缆加长。具体增加长度视现场焊接需要而定，但不宜超过 20m。经此改进后，只需搬运送丝装置（重 25kg）而无需搬动电源 （重 22
10、0kg）就可使焊接操作覆盖范围半径扩大到 10m 以上，完全 可满足现场焊接施工需要。 5 5 焊接操作要点焊接操作要点5.1 焊前准备5.1.l 组装质量检查检查内容包括罐底、罐顶及筒体的几何形状与尺寸，组对间隙、 错边量等。其精度均需符合规范、图纸及工艺要求，这是保证焊接 质量的前提条件。5.1.2 焊丝缠绕与焊机检查焊丝必须一层一层缠绕。同一层的焊丝不得相互绞压，最好在 每层焊丝之间垫以有一定强度的洁净白纸，既能使焊丝不紊乱，便 于送丝，又能保护焊丝不受污染。焊前对焊机的电路、气路、机械传动部分及自动控制部分进行6一次认真检查,保证电、气路畅通，机械传动部分运转平稳，自动控 制部分控制灵
11、活。5.2 引弧与熄弧罐底、罐顶与筒体纵缝的焊接引弧与熄弧均应采用引熄弧板， 引熄弧板点焊在相应的焊接部位，其规格约为 100100板厚，简 体环缝焊接的引熄弧应在坡口一侧的基体上进行，焊后再将引、熄 弧焊点磨掉。5.3 点焊与焊接5.3.l 点焊将焊机置于“断续焊接操作状态” ，采用略大于正式焊接时的电 流，掀下焊枪开关，即可完成点焊操作。要求点焊长度为 50100mm，点焊高度不小于板厚的 23。5.3.2 焊接5.3.2.1 将焊机置于“连续焊接功能状态” 。5.3.2.2 底层焊接采用不摆动直线运枪方式。送丝速度通过焊接 电流调节.焊接速度（即运枪速度）由焊工调节。焊工可根据熔池情 况
12、，在保证焊缝熔透、熔合良好的前提下尽可能加快焊接速度。5.3.2.3 填充及盖面焊接。由于板厚不同，焊接层数也不同。一 般情况下，焊接坡口深度 810mm，填充一层，盖面一层。深度 10mm 以上可适当增加层教，随着层教和焊道宽度的增加，焊接操 作需适当横向摆动，以保证坡口两侧熔合良好。摆动方式以“画椭 圆”方式为好，椭圆长径不超过喷嘴直径的 l.5 倍，短径不超过喷嘴 直径的 12。 6 6 主要施工机具主要施工机具 MIC 主要施工机具一览表 表 3序号机具名称规格型号单 位数量用途备 注1半自动氩弧焊 机NB-500 (CO2/MIC) CO2/MAG台2铝罐主 焊缝焊 接具体数量应根据
13、 工程规模及工期 决定2TIG 焊机NSA-400台2薄件焊 接3空气等离子切 割机LGK3-100台铝件切 割具体数量应根据 工程规模及工期 决定4绕丝机自制台1焊丝盘 缠绕焊 丝如购买带盘焊丝 则可省去该设备5碱液槽罐自制个1清洗焊 丝76酸液槽罐自制个1清洗焊 丝7烘干箱YHX-20台1焊丝干 燥8电动铲SD-200 (定做)台2坡口剔 槽具体数量视需要 而定9空气压缩机0.6m3台1配切割 机具体数量视需要 而定10焊接转胎自制付3筒体焊 接具体数量视需要 而定11X 光机200KV台1局部探 伤12真空泵-0.1Mpa台1真空试 漏13真空箱自制个2真空试 漏14吊车25t台1焊接翻
14、 身间歇使用15工装自制套1焊接装 配 7 7 劳动组织劳动组织 劳动组织 表 4 序号工种人数备注 1半自动焊操作工24 名 2半自动焊辅助工24 名 3等离子切割工12 名 4铆 工1214 名 5手工钨板氩弧焊工12 名 6无损探伤工12 名 7其它辅助工810 名按同时施工二台铝罐考虑劳动组织与施工管理应自始至终以满足 MIG 焊要求为轴心进行 安排和调度，这是保证焊接质量和施工进度的关键所在。 8 8 技术经济效果分析技术经济效果分析 本工法对铝常用的氧乙炔焊、TIG 焊、MIG 焊三种焊接方法的 技术经济效果进行对比分析，从表 5 中可以看出 MIG；焊的技术经 济效果最佳（表中有关数字是以板厚 18mm，焊缝长 100m 计算所得） 。 技术经济效果分析表 5 技 术 指 标经济指标（材料消耗）焊 接 方 法焊接 熔化焊
