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【摘 要】随着国民经济和新材料科技的发展，各种新型材料被广泛使用，其中铝合金因其独特的耐腐蚀、低温强度高、质轻、持久耐用等性能，受到了越来越多工业应用的关注，尤其是在石油化工和低温工程的应用上备受青睐，广泛应用于管道制作和其他强度高、耐腐蚀工业制造的需要。但由于铝镁合金质坚量轻却壁薄的特点，因而使得在其焊接时容易出现气孔，给工程质量带来一定的影响。
【关键词】铝合金管道；管道焊接；气孔；原因分析；克服措施
铝合金是随着科学技术发展而衍生出来的新兴材料之一，其耐腐蚀、导热性能和强度均有突出的表现，广泛运用于工业化生产当中，能满足多种生产高度集成化、轻薄化、微型化的要求。大、中型工程管道建设也通常采用铝合金材料。由于铝合金机件目前采用焊接工艺连接而成，因而在实际操作过程当中焊接质量主宰着产品的质量。本文就铝合金管焊接技术相关内容做一个简单的分析和探讨。
一、气孔形成及其主要因素
1、气孔形成
气孔从本质上来说，基本出现在焊缝接头和收弧处。焊接接头起弧时，引燃电弧后首先对接头进行预热，当接头达到一定温度时，熔池铁液刚刚开始流动搅拌，用眼睛比较容易观察到气孔从熔池铁液中析出。电弧在熔池停留时间越长，气孔析出越多，当移动电弧时，有些气孔从熔池中析出留在焊缝表面。铝合金主要成分是铝掺入少量的镁而制作，加入镁是为了保证铝镁合金的硬度，其中不含碳，因而没有一氧化碳的形成；同时氮气与铝及其合金不能相溶，故也没有氮气气孔形成的可能。常说的铝美合金焊缝的气体就是氢气孔。探究氢气孔的来源，可以发现大多数是水分解而来，其中空气中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜吸附的水分等，都是有可能造成氢气孔形成的原因，因而在实际过程中，水的因素可以间接地理解为气孔形成的因素。
2、影响气孔形成的主要因素
（1）材料特性
从化学性能上分析，一方面氢在高温时能大量地溶解于液态铝之中，一旦温度下降溶解量减少，导致在铝镁合金焊接完成后有大量的氢气析出；由于熔池快速凝固，致使部分氢气或者其他混合气体来不及逃逸而形成了大量的气泡。另一方面铝镁合金散热性好、密度低对气体的析出产生制约，加上在焊接高温下，铝镁合金和空气发生化学反应，生成氧化镁和三氧化二铝覆盖于焊接体表面，其中氧化镁吸水性很强，这也是气泡产生主要原因之一。使用TIG焊也不能有效地去除其水分，因而使得铝镁合金焊接气孔在所难免，在实际的操作当中，应该引起重视。
（2）氢气的流量与纯度
从操作上看，氢气的流量是影响熔池保护效果的一个非常重要参数。如果氢气的流量较小，冲击焊接环境中空气较少，相对保护熔池能力较差；氢气的流量大，一方面造成生产成本加大，另一方面有可能使得强气流在熔池周围停留时间过短，造成大量空气的介入，造成保护区失去保护的意义，更易使得焊缝产生气孔。氢气的纯度也是主宰焊接质量的一个重要因素，纯度低，意味着杂质多，也就增加了弧柱气氛中氢的含量，从而降低阴极雾化效果，这也是不利的因素，见表1：
（3）焊接工艺
焊接工艺讲究步骤和流程的合理性，其中包括坡口准备、组对方式等，以及焊接工艺参数的正确性；如果坡口位置不对或是焊件组对存在缝隙，很容易造成空气的涌入。焊接参数要调整和变化，也对气体逸出和溶入熔池产生相当大的影响。焊接速度过慢，无疑使得氢气的容量较大，造成氢气气孔的产生。焊接速度过快，容易在工程质量上不能得到保证。在实际过程当中，操作人员应该不断地实践来摸索铝镁合金焊接经验，通常情况下可以发现，用较快的焊接速度加上较大的焊接电流可以有效地阻止气孔的产生。
（4）焊接操作技术
焊接操作技术无疑也是保证铝镁合金焊接质量的因素之一。由于现代工程具产有较为复杂的操作环境，因此对焊接操作人员提出了较高的要求，焊接操作技术与理论知识和实际操作经验密切相关，这是内在的要求；而外部空间的局限有可能会造成实施焊接操作时不当或者难度加大，焊接枪口与工作表面不能保持正确的角度，角度大小的变化有可能使得氢气挺度不足，造成缺陷。过长的钨极或者完全不稳定的电弧，都是操作当中极力要避免的事清，否则将造成气孔，这是长期实践中的经验所在。般来说在约束环境下，水平管仰焊接头部位可采用交叉接头法，有利于焊缝质量的保证，避免气孔的产生。
（5）其它影响因素
焊缝质量受到众多因素的影响，除阐述的材料特性、氢气的流量与纯度、焊接工艺、焊接操作技术原因之外，还有环境温差、湿度的变化以及工具保养、焊丝产品质量都是影响操作质量结果的重要方面，在实际操作之前或之中，要保持常态戒备状态、加强质量保证意识，维护铝镁合金焊接的工程的完美质量结果。
二、加强焊接技术及程序控制
1、做好焊接施工准本
在进行铝镁合金管道焊接前要做好施工准备工作，首先做好图纸会审和设计交底工作，应从施工和使用的角度，对设计的完整性和合理性进行核对，图纸、说明书、一览表等相关内容是否一致；管材与管道组成部件的规格、材质、型号、数量、设计参数和适用的标准有无矛盾；设计对施工的技术要求是否完整、可行，施工及验收规范是否为有效版本。焊接工艺评定试件的坡口加工、组对及清理等工艺措施应符合规范的有关规定；评定试件应由技能熟练的焊工施焊；焊接工艺评定过程中应做好记录，评定完成后应提出焊接工艺评定报告，焊接工艺评定报告应由焊接技术负责人审签；应考虑焊材与母材的相匹配性，保证焊接接头的使用性能；即按照母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热等因素确定。焊接预热是正式施焊前必须要准备的工作之一；一般方式采用气焊枪加热，火焰温度不宜太高。
2、加强焊接施工工艺
在实际操作当中，发现选用较大的焊接电流和较高的焊接速度能有效地保证铝镁合金焊接的工艺性，实际操作采用电弧电压在22-28V，焊接电流控制在210-240A；多层焊采用循序渐进的方法逐层填充，而不是一次性填满。一般采用先将一端进行牢实的焊接，下一步将另端进行角焊接，接下来进行全方位填充。应当注意的是焊层间需要及时的清扫，防止残渣的余留。焊条、焊剂在使用前应按规定进行烘干，并应在使用过程中保持干燥；焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等；定位焊应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并应由合格焊工施焊；定位焊缝的长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂；焊接时应采取合理的施焊方法和施焊程序；施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满；多层焊的层间接头应错开；管子焊接时，管内应防止穿堂风。操作要求：一是要有进行堆焊试验，条件具备时再正式开始；二是注意电弧的稳定性，只有当电弧稳定时才进行引弧操作。三是焊丝送进时角度的选择，一般与焊缝表面的夹角为15°左右，使焊丝端部始终处于氩气保护中；四是针对钨极触及焊丝或熔池的现象，应该操作停止，进行清理后再次实施。一是环境相对湿度要控制在80%左右，若是在恶劣天气下或者大风天气，应该注意氩气的保护；二是氩气纯度要保证，注意气瓶内压的高低，若太低应停止使用。
结语：铝镁合金管道焊接气孔的形成与多种因素有关，需要及时在工作中查漏补缺，从焊接工艺、操作、内外部环境上进行分析和探讨，找到影响气孔形成的原因，并对症下药。对施工操作人员应该加强理论知识和实践知识的双重结合，提高安全生产意识和保证焊接施工质量。
参考文献：
[1]夏启彪.谈监理工程师对管道焊接的质量控制[J].科技风.2010（06）.
[2]李波，刘明秦.管道焊接中的常见缺陷的成因和防止措施[J].科技风.2011（09）.
【关键词】铝合金管道；管道焊接；气孔；原因分析；克服措施
铝合金是随着科学技术发展而衍生出来的新兴材料之一，其耐腐蚀、导热性能和强度均有突出的表现，广泛运用于工业化生产当中，能满足多种生产高度集成化、轻薄化、微型化的要求。大、中型工程管道建设也通常采用铝合金材料。由于铝合金机件目前采用焊接工艺连接而成，因而在实际操作过程当中焊接质量主宰着产品的质量。本文就铝合金管焊接技术相关内容做一个简单的分析和探讨。
一、气孔形成及其主要因素
1、气孔形成
气孔从本质上来说，基本出现在焊缝接头和收弧处。焊接接头起弧时，引燃电弧后首先对接头进行预热，当接头达到一定温度时，熔池铁液刚刚开始流动搅拌，用眼睛比较容易观察到气孔从熔池铁液中析出。电弧在熔池停留时间越长，气孔析出越多，当移动电弧时，有些气孔从熔池中析出留在焊缝表面。铝合金主要成分是铝掺入少量的镁而制作，加入镁是为了保证铝镁合金的硬度，其中不含碳，因而没有一氧化碳的形成；同时氮气与铝及其合金不能相溶，故也没有氮气气孔形成的可能。常说的铝美合金焊缝的气体就是氢气孔。探究氢气孔的来源，可以发现大多数是水分解而来，其中空气中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜吸附的水分等，都是有可能造成氢气孔形成的原因，因而在实际过程中，水的因素可以间接地理解为气孔形成的因素。
2、影响气孔形成的主要因素
（1）材料特性
从化学性能上分析，一方面氢在高温时能大量地溶解于液态铝之中，一旦温度下降溶解量减少，导致在铝镁合金焊接完成后有大量的氢气析出；由于熔池快速凝固，致使部分氢气或者其他混合气体来不及逃逸而形成了大量的气泡。另一方面铝镁合金散热性好、密度低对气体的析出产生制约，加上在焊接高温下，铝镁合金和空气发生化学反应，生成氧化镁和三氧化二铝覆盖于焊接体表面，其中氧化镁吸水性很强，这也是气泡产生主要原因之一。使用TIG焊也不能有效地去除其水分，因而使得铝镁合金焊接气孔在所难免，在实际的操作当中，应该引起重视。
（2）氢气的流量与纯度
从操作上看，氢气的流量是影响熔池保护效果的一个非常重要参数。如果氢气的流量较小，冲击焊接环境中空气较少，相对保护熔池能力较差；氢气的流量大，一方面造成生产成本加大，另一方面有可能使得强气流在熔池周围停留时间过短，造成大量空气的介入，造成保护区失去保护的意义，更易使得焊缝产生气孔。氢气的纯度也是主宰焊接质量的一个重要因素，纯度低，意味着杂质多，也就增加了弧柱气氛中氢的含量，从而降低阴极雾化效果，这也是不利的因素，见表1：
（3）焊接工艺
焊接工艺讲究步骤和流程的合理性，其中包括坡口准备、组对方式等，以及焊接工艺参数的正确性；如果坡口位置不对或是焊件组对存在缝隙，很容易造成空气的涌入。焊接参数要调整和变化，也对气体逸出和溶入熔池产生相当大的影响。焊接速度过慢，无疑使得氢气的容量较大，造成氢气气孔的产生。焊接速度过快，容易在工程质量上不能得到保证。在实际过程当中，操作人员应该不断地实践来摸索铝镁合金焊接经验，通常情况下可以发现，用较快的焊接速度加上较大的焊接电流可以有效地阻止气孔的产生。
（4）焊接操作技术
焊接操作技术无疑也是保证铝镁合金焊接质量的因素之一。由于现代工程具产有较为复杂的操作环境，因此对焊接操作人员提出了较高的要求，焊接操作技术与理论知识和实际操作经验密切相关，这是内在的要求；而外部空间的局限有可能会造成实施焊接操作时不当或者难度加大，焊接枪口与工作表面不能保持正确的角度，角度大小的变化有可能使得氢气挺度不足，造成缺陷。过长的钨极或者完全不稳定的电弧，都是操作当中极力要避免的事清，否则将造成气孔，这是长期实践中的经验所在。般来说在约束环境下，水平管仰焊接头部位可采用交叉接头法，有利于焊缝质量的保证，避免气孔的产生。
（5）其它影响因素
焊缝质量受到众多因素的影响，除阐述的材料特性、氢气的流量与纯度、焊接工艺、焊接操作技术原因之外，还有环境温差、湿度的变化以及工具保养、焊丝产品质量都是影响操作质量结果的重要方面，在实际操作之前或之中，要保持常态戒备状态、加强质量保证意识，维护铝镁合金焊接的工程的完美质量结果。
二、加强焊接技术及程序控制
1、做好焊接施工准本
在进行铝镁合金管道焊接前要做好施工准备工作，首先做好图纸会审和设计交底工作，应从施工和使用的角度，对设计的完整性和合理性进行核对，图纸、说明书、一览表等相关内容是否一致；管材与管道组成部件的规格、材质、型号、数量、设计参数和适用的标准有无矛盾；设计对施工的技术要求是否完整、可行，施工及验收规范是否为有效版本。焊接工艺评定试件的坡口加工、组对及清理等工艺措施应符合规范的有关规定；评定试件应由技能熟练的焊工施焊；焊接工艺评定过程中应做好记录，评定完成后应提出焊接工艺评定报告，焊接工艺评定报告应由焊接技术负责人审签；应考虑焊材与母材的相匹配性，保证焊接接头的使用性能；即按照母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热等因素确定。焊接预热是正式施焊前必须要准备的工作之一；一般方式采用气焊枪加热，火焰温度不宜太高。
2、加强焊接施工工艺
在实际操作当中，发现选用较大的焊接电流和较高的焊接速度能有效地保证铝镁合金焊接的工艺性，实际操作采用电弧电压在22-28V，焊接电流控制在210-240A；多层焊采用循序渐进的方法逐层填充，而不是一次性填满。一般采用先将一端进行牢实的焊接，下一步将另端进行角焊接，接下来进行全方位填充。应当注意的是焊层间需要及时的清扫，防止残渣的余留。焊条、焊剂在使用前应按规定进行烘干，并应在使用过程中保持干燥；焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等；定位焊应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并应由合格焊工施焊；定位焊缝的长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂；焊接时应采取合理的施焊方法和施焊程序；施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满；多层焊的层间接头应错开；管子焊接时，管内应防止穿堂风。操作要求：一是要有进行堆焊试验，条件具备时再正式开始；二是注意电弧的稳定性，只有当电弧稳定时才进行引弧操作。三是焊丝送进时角度的选择，一般与焊缝表面的夹角为15°左右，使焊丝端部始终处于氩气保护中；四是针对钨极触及焊丝或熔池的现象，应该操作停止，进行清理后再次实施。一是环境相对湿度要控制在80%左右，若是在恶劣天气下或者大风天气，应该注意氩气的保护；二是氩气纯度要保证，注意气瓶内压的高低，若太低应停止使用。
结语：铝镁合金管道焊接气孔的形成与多种因素有关，需要及时在工作中查漏补缺，从焊接工艺、操作、内外部环境上进行分析和探讨，找到影响气孔形成的原因，并对症下药。对施工操作人员应该加强理论知识和实践知识的双重结合，提高安全生产意识和保证焊接施工质量。
参考文献：
[1]夏启彪.谈监理工程师对管道焊接的质量控制[J].科技风.2010（06）.
[2]李波，刘明秦.管道焊接中的常见缺陷的成因和防止措施[J].科技风.2011（09）.