如何能控制好焊接气孔缺陷

铝及铝合金的mig焊焊接性良好，如能控制好焊接气孔缺陷，便可用于铝制厚壁压力容器的焊接。

1 母材性能

　　铝的化学活泼性强，与空气接触时，会在其表面生成一层致密的al2o3薄膜，这层氧化膜可防止硝算及***的腐蚀，耐腐蚀性好，如加入一些硅、铜、镁、锌等合金元素后，可获得不同性能的合金，铝合金的抗低温性能也很好。如铝镁合金和铝锰合金，它们的特点是强度中等，塑性及耐蚀性好，故通常称为防锈铝，焊接性好，是目前铝合金焊接结构中应用广的铝合金材料。特别是机械行业的空分设备，属深冷技术产品，主要的塔体容器均采用铝镁合金，如5083-h112，其抗拉强度rm可达270～275 mpa。铝镁合金也广泛用于石化产品中，较之不锈钢在比强度和性价比上有较大优势，已在空分和石化设备中广泛使用。以前铝合金的焊接大都采用手工操作，如手工ya弧焊，但随着产品设备的越来越大，越来越厚，手工ya弧焊的焊接方法已不再适合了。壁厚30 mm以上的材料，因铝合金的导热系数、比热容等都很大，约比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到母材内部，因此焊接时比钢要消耗更多的热量。为获得高质量的焊接接头，采用能量集中、功率大的热源，使焊枪钨棒容易烧损，需采用预热，甚至需边焊边热等工艺措施，给焊接时带来很多麻烦。因此纯手工ya弧焊已不再适合较厚的铝合金材料，直径大的铝合金容器，可采用自动mig焊焊接，但如石化产品，往往是压力高，直径小，壁厚（30 mm以上）及经过压制的厚壁容器封头（因要压制不宜采用焊接功率大的自动mig焊），采用熔化极半自动ya弧焊可以弥补以上缺陷。

　　2 焊接工艺性分析

　　2.1 铝合金mig焊

　　熔化极半自动ya弧焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体ya或氦的保护下，有效地阻止周围环境空气的有害作用。用焊丝作为电极，用ya气作为保护气体，电源采用直流反接，使热量集中，但电弧功率又没有自动mig焊的大。熔化极半自动ya弧焊有很多优点，操作方便，能焊接各种位置的焊缝和不同厚度的铝合金，特别是焊接中厚板容器接管角焊缝更有着明显的优势。但由于铝及铝合金对焊接气孔特别敏感，尤其在使用杂质含量较多的国产焊丝，故用于压力容器的a，b类承压焊缝时有的困难。为此笔者成立攻关组，经过反复试验和研讨，终于使问题迎刃而解，并顺利应用到产品中。

　　2.2 气孔产生机理及解决措施

　　熔化极半自动ya弧焊焊接时产生的缺陷主要是气孔，而气孔生成机理是很复杂的。由于铝与氧的亲和力很大，在空气中极易与氧结合生成致密结实的al2o3薄膜，这层氧化膜还会吸附水份。而产生气孔的重要因素是氢，属氢致扩散气孔，由于铝及铝合金的物理本质特征，使得它们在液态时可溶解相当量的氢，而在固态时几乎不能溶解，因此在熔池的结晶和冷却过程中氢无法及时逸出，而残留在焊缝内形成气孔。

　　2.2.1 氢的来源

　　氢的来源有以下几个方面：在焊材和母材中溶解的氢；焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等；保气氛中的氢和水份；在保护条件不完善时卷入电弧气氛中的空气所带有的氢和水分。

　　2.2.2 气孔控制措施

　　待焊区的清理工作完善与否是控制焊接气孔的基础，母材坡口及其两侧以及焊丝去油、去污，表面氧化膜需用铲刀、铣刀等工具予以去净，使之露出金属本色；空气相对湿度宜控制在70%以下，空气相对湿度较高以及工件壁厚较大时，焊前在焊接区须进行预热，预热温度一般在100 ℃左右；工件壁厚较大时以采用多层焊或多层多道焊为宜；宜选用杂质尽可能少的焊丝（进口焊丝常优于国产焊丝，如牌号为5083母材，可选用er5183，1.6 mm焊丝）和≥99.99%的高纯亚作为保护气体。熔化极半自动ya弧焊在条件允许范围内可以代替手工ya弧焊在铝制压力容器中的焊接，特别是小直径厚壁容器的纵环焊缝和须经压制的封头纵焊缝的焊接，经无损检测可以达到jb/t4730.2―2005ii要求，也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊缝的焊接，经100%着色检测，可以达到jb/t 4730.5―2005i的要求，在受压件与非受压件间的结构件角焊缝的焊接，更有着其明显的优势，效率可提高2倍以上。指出，除了设计恰当焊接坡口，选择已经验证的合理焊接参数以外，选择含杂质较少的适配焊丝、适当预热和焊接区的充分清理都是减少及至杜绝气孔的有较手段。