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1、科 研 项 目可行性研究报告项目名称：铝镁合金管道焊接技术研究与创新项目负责人（签字）：日期： 目 录一、综 述1二、预期目标1三、研制方式2四、项目实施方案2五、技术创新点3六、项目经费3七、项目计划进度4八、项目组成员及职责分工4九、效益测算4十、项目风险及对应措施4一、综 述目前在空气分离装置中，铝镁合金管道应用十分广泛，由于空分装置生产工艺的特殊性，决定了铝镁合金管道清洗、脱脂、加工、组装、焊接工艺比碳钢材料要求高，且施工有一定难度。由此，我们以气体有限公司28000Nm3/h制氧机工程为载体，开展对铝镁合金管道焊接技术的研究与创新，旨在寻求一种新的施工工艺和方法，提高作业效率和焊接质
2、量。1.1 铝镁合金管道特点镁合金具有高强度、低密度、耐低温的优点，同时具有低熔点、膨胀系数大等焊接特点。1.1.1铝镁合金熔点较低(熔点455602)，与氧气的亲和力强，在高温下很容易氧化，形成高熔点的氧化膜(熔点约2050)将熔池覆盖，严重妨碍母材与焊材的熔合，从而在焊缝中易产生氧化物夹杂、未熔合、气孔等缺陷。1.1.2 铝镁合金膨胀系数大，在焊接过程中易产生较大热应力。1.1.3 铝镁合金在高温下的强度和塑性变低，易产生塌陷，且从固态到液态转变过程中颜色无明显变化，不利于焊接温度的掌控。1.2 立项的必要性目前，公司设计的空分装置内管道大多采用铝镁合金管道，其坡口加工、焊口组对的效率和焊
3、接一次合格率问题已经成为影响工程进度和质量的瓶颈。1.2.1 坡口加工效率低对铝镁合金而言，采用角向磨光机打磨坡口的传统加工方法已不能满足工程进度和质量需要。铝镁合金为软质金属，粘度大，磨口过程中经常打滑，使磨口速度非常缓慢，效率低；用砂轮磨光片磨口后，铝镁合金粉末粘在坡口表面，焊接后拍片合格率低；管壁内飞溅物、残留物多，处理难度大，尤其小直径管道，而空分装置管道清洁度要求高，氧气管道要求更为严格。1.2.2 厚壁管道组对难度大国产铝镁合金管道管壁厚，现场制作组对难度大，对操作人员的施工经验要求高。以往采用木锤、橡胶锤等简易工具进行对口作业，组对效率低，且不能保证管道的焊接质量。1.2.3 传
4、统坡口形式受限铝镁合金管道坡口形式有V型、X型等，对于厚壁DN150mm的管道，传统的V型坡口焊接一次合格率低，小直径管X型坡口因空间受限无法采用对称焊，迫切需要一种新型焊接坡口工艺。1.2.4 传统焊接方法不易保证焊接质量铝镁合金管道焊接方法主要有对称焊、单面焊双面成型等。150mmDN500mm的活动口及所有固定口，受空间的限制无法采用对称焊。固定口的焊接常采用单面焊双面成型，但由于受坡口形式、对口质量、仰焊等条件限制，焊口质量易发生不合格现象，造成返工。二、预期目标2.1 利用原有的电动、风动工具，改进坡口加工工艺，加快坡口加工进度，提高焊口合格率。2.2 在铝镁合金管道的对口焊接施工中
5、，为快速准确进行管道对口，加快施工进度，提高焊接质量，研制新型的管道对口夹具。 2.3 公称直径小于等于150mm、壁厚大于等于8mm的铝镁合金管道采用新的焊接工艺。2.4 管道固定口及150DN500mm的活动口焊接时，研究一种新的焊接工艺。三、研制方式3.1 公司成立铝镁合金管道焊接研究小组定期召开会议，讨论方案，过程跟踪。3.2 研究方案策划1）充分调研、试验，利用现有的电动、风动工具，设计专用铣刀头。2）制作不同形式的铝镁合金管道对口夹具，进行焊口组对试验，最终确定夹具的形式。3）对于小直径铝镁合金管道，对不同形式的坡口进行研究、试验，选择合适的坡口工艺。4）对固定口及150DN500
6、mm管道，选择加衬焊工艺，对衬环的安装顺序、方法、焊接参数进行试验，确定最终加衬焊工艺。四、项目实施方案4.1 铝镁合金管道焊接研究小组通过反复了解、试验，在进行管道坡口加工过程中，利用现有的电动、风动工具，设计专用铣刀头，选择多种模数、角度等参数，定制多种铣刀头，反复切削试验，最终确定适合切削铝镁合金的专用铣刀头参数。4.2 选择不同数量及规格的调整螺栓、紧固螺栓、固定螺栓，制作不同的铝镁合金管道对口焊接的顶具，进行焊口组对试验，最终确定螺栓的规格及数量，达到最终预期效果。4.3 对于公称直径小于等于150mm的小直径铝镁合金管道，经研究、试验，采用U型坡口工艺焊接，对不同壁厚的管道，调整焊
7、机焊接电流，对焊接试件进行探伤，做拉力和弯曲试验，选择焊接质量高的各种参数，形成焊接工艺评定。4.4 对固定口及150DN500mm管道焊接时，采用加复合衬环焊接（加衬焊）。选择不同的衬环安装顺序及方法、点焊长度、焊点数量，调整焊机焊接电流，对焊接试件进行探伤，做拉力和弯曲试验，确定最终的参数与流程，形成焊接工艺评定。五、技术创新点5.1 采用“镁合金管道坡口专用铣刀头”进行管道坡口铣切，提高坡口加工效率，减少飞溅。5.2 采用“镁合金管道对口焊接的顶具”进行管道组对，减少管口错边量，实现快速准确对口。5.3 小直径厚壁管采用U型坡口工艺，保证管道单面焊接双面成型质量。5.4 部分焊口采用加衬
8、焊工艺，较易保证焊口质量。六、项目经费序号项目研发支出内容费用（万元）备注1材料费2研发人员的人工费包括工资、资金、补贴、津贴等3机械设备费投入研发活动的机械设备折旧费、4机械租赁费机械设备的租赁费5中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费无损检测及脚手架搭拆等6差旅费7合 计七、项目计划进度7.1 2011年1月，进行试制、试验，确定最终方案；7.2 2011年2月-6月，方案实施，进行铝镁合金管道的预制、安装、无损检测，并对过程中形成的资料进行收集；7.3 2011年7月，现场收尾，对收集的过程资料进行汇总、分析；7.4 2011年8月，形成结题报告。八、项目组成员及职责分工序号姓
9、名性别文化程度技术职称职 务组内分工1234567891011九、效益测算通过创新点在工程中的应用，提高工作效率，提高一次合格率，节约人工、机械费、工期，预计节约成本15万，焊口一次合格率提高1%。技术人员积极参与各项科研活动，通过不断努力改善个人职业发展路径，达到自我实现的目的。十、项目风险及对应措施10.1 项目风险 1）U型坡口加工要求高，焊接操作难度大，对焊工的技术要求高；2）衬环与管道之间存在的微小间隙内容易留存细微颗粒；3）不锈钢衬环易过烧，X光检查时易出现阴影。10.2 对应措施1）对操作工进行现场培训，提高操作熟练程度，对焊工进行技能培训，选择优秀焊工施焊。2）管道切铣过程中做好防污染防护，切铣后彻底清理；3）在点焊和焊接引弧时不直接指向垫环，确保衬环不烧焦、不烧穿，避免X光检查时出现阴影而造成评片误判。
