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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22 适用范围23 铝罐制作和安装施工程序24 焊接工艺及技术措施35 焊接操作要点56 主要施工机具67 劳动组织78 技术经济效果分析79 工程实例7 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；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
2、），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
3、构及储罐的现场焊接施工。1 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 适用范围 本工法适用范围较为广泛，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 铝罐制作和安装施工程序施工准
4、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。图1 施工程序图4 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MIG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
5、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。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
6、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自来水工件用干燥无油热风吹干,焊丝经100烘干1hr溶液浓度(%)15/25-30/溶液温度(C)5060101010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
7、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222.545047038425020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）
8、。 4.2.2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（
9、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220kg）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 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
10、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
11、.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，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 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(CO
12、2/MIC)CO2/MAG台2铝罐主焊缝焊接具体数量应根据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6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
13、焊接翻身间歇使用15工装自制套1焊接装配7 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名按同时施工二台铝罐考虑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 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焊 接方 法技 术
14、指 标经济指标（材料消耗）焊接熔化焊接变形综合质量焊丝(kg)氧气(m3)乙炔气(m3)氩气(m3)氧乙炔困难大一般7540500TIG焊困难较大较好70253030MIG焊良好小优良600045注：包括焊接时辅助加热气体消耗量。9 工程实例 本工法成功地用于济南化肥厂三台125m3（壁厚1224mm）浓硝酸（98）铝储罐的现场制作与安装，克服了中厚铝板现场焊接上一系列棘手的技术问题，并取得良好的技术经济效果，是其它方法不能比拟的。归纳起来，主要有以下几方面： （1）可以完全保证罐体焊后的几何形状与尺寸符合技术标准要求，甚至优于标准规定的允差值。如直径为5500mm、壁厚为18mm储罐，其简体椭圆度e按JB158075规定为e82.5mm.实测emax=25mm；对接焊缝棱角E按JB1580-75规定E纵4.8mm、E5.6mm，实测E纵=2.5mm、E环=3.0mm。 （2）焊缝质量好，焊缝平直光滑饱满，成型美观，内部质量稳定，一次合格率高，真空试漏一次合格率达100，X射线局部探伤一次合格率达90%以上。 （3）速度快、效率高、成本低，同其它方法相比，工程成本可降低1520。
