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[摘 要]分析铝镁合金焊接时气孔产生的原因，从焊接工艺及操作方法上介绍控制气孔措施。
[关键词]铝镁合金 气孔 控制与措施
中图分類号：S969.32+2 文献标识码：S 文章编号：1009―914X（2013）34―0343―01
前言
由于铝镁合金无低温脆性转变性能，所以被广泛应用于空分装置等低温工况条件。虽然已经应用，但在实际生产过程中，铝镁合金的焊接并不是没有困难，焊缝中的气孔就是其中的一个主要问题，尤其是横焊位置。
1.气孔的特点及其影响因素
1.1气孔的特点
实践证明，氢是铝镁合金焊接时产生气孔的主要原因。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，都是焊缝气孔中氢的重要来源。
1.2影响气孔形成的主要因素
1.2.1铝镁合金特性
由于铝镁合金在高温时吸收氢的能力很强，而在固态时又几乎不溶解氢，所以焊缝金属在冷却过程中会大量析出氢。而铝镁合金的密度小，导热性强，焊缝在高温停留时间短，不利于气泡的逸出，所以铝镁合金焊接时更容易产生气孔。同时，铝镁合金化学活泼性很强，表面容易形成熔点很高的氧化膜Al2O3和MgO，而MgO越多，形成的氧化膜越不致密，吸水性越强，焊缝就越容易产生密集性气孔。
1.2.2氩气流量与纯度
氩气流量是影响是影响熔池保护效果的一个重要参数。流量过小，氩气挺度不够，排除周围空气能力不够，保护效果差。流量过大，不仅浪费氩气，而且紊流区扩大，将空气卷入保护区，反而降低了保护效果，使焊缝容易产生气孔。
氩气的纯度是焊缝产生气孔的主要因素之一。氩气中如果含水量高，可增加弧柱气氛中的含氢量。生产实践证明，只有氩气纯度达到99.99%以上，才能焊接出高质量的焊缝。
1.2.3焊接工艺
焊件坡口形式、组对方法及焊接工艺参数是防止产生气孔的重要因素。根部留有间隙不仅能够保证熔透，更重要的是氧化膜完全暴露在电弧作用范围内，从而利用“阴极雾化”作用，提高焊接质量。
焊接参数直接影响气体的逸出和溶入熔池条件。焊接速度过慢，熔池停留时间长，增加氢的溶入。焊接速度过快，容易产生未焊透和未熔合缺陷。实践证明，采用大电流，快速焊，形成浅小的熔池，不但有利于气泡的浮出，而且避免了合金元素的烧损，从而减少气孔的产生。
1.2.4焊接操作技术
焊工熟练的操作技能，是保证焊缝质量的重要环节。焊接过程中要注意焊丝与工件表面的夹角，这个角度越小越好，一般不超过15°，否则送丝时焊丝容易被弧光提前熔掉而无法形成熔池，还可能产生紊流，使熔池得不到有效保护。同时，焊接过程中，不要把焊丝从保护气体范围内拉出，以免造成焊丝的氧化和空气进入熔池。另外，钨极伸出长度及直径也要适当，避免造成保护气体的污染。
1.2.5环境因素
焊接环境也是影响焊缝质量的因素之一。在高湿度的环境下，焊丝和氩气管内壁容易吸附结晶水，因此，环境相对湿度越低越好；当风速过大时，会产生偏弧而无法焊接；当环境温度低于-5℃时，施焊时便需要预热。
2.焊接工艺实例
以济南钢厂4000Nm3/h空分装置为例。其主冷塔材质为LF4，直径为∮3200mm，高69000mm，分2段运输，上塔厚度为16mm，下塔厚度为20mm。采用手工钨极氩弧焊双把同时焊接，双把焊接参数一致，焊接电源为交流。
2.1焊前准备
2.1.1坡口加工及焊前注意事项
坡口加工前首先采用蒸汽将母材表面的油污等杂物清理干净，然后采用铣刀进行加工，坡口尺寸见图1。不等厚处按1：4的比例进行磨削。
焊丝已经光化处理，使用前注意不要污染。
焊工在焊接时要带干燥、整洁的线手套，并用布袋装焊丝，手套和布袋不得有油脂，油漆和其它杂质，以免焊丝受污染，影响焊接质量。
2.1.2组对与定位焊
清理后的焊件应及时组对施焊，超过8小时要重新清理。
点固焊每隔350mm焊30mm，焊接工艺与正式焊接相同。
2.1.3焊前预热
为降低焊缝的冷却速度，以利于气体逸出，焊前应将焊缝两侧各50mm范围内预热80—120℃。
2.2焊接工艺参数
2.3操作要点
每焊完一层后用专用不锈钢丝刷（无油脂）清理焊缝表面和坡口面的氧化膜后再进行下一层的焊接，并严格控制层间温度。
熄弧时氩气保护要继续维持5—8秒的时间，避免产生气孔。
预热时采用氧—乙炔焰，加热要均匀，达到规定温度后方可焊接。
如果发生钨极触及焊丝或熔化金属时应立即停止焊接，并将触钨部分的焊缝金属铲除后重新在引弧板上引弧，待到电弧燃烧稳定后继续进行焊接。
3.结论
手工钨极氩弧焊焊接铝镁合金产生气孔的原因是多方面的，控制产生气孔要从焊接工艺、操作技能及环境因素等多方面考虑。
采用本文所述的焊接工艺进行施焊后，主冷塔对接焊缝按JB4730标准，经100%射线检验后，焊接一次合格率100%。其中Ⅰ级片46张，Ⅱ级片2张，有效地控制了气孔。
[关键词]铝镁合金 气孔 控制与措施
中图分類号：S969.32+2 文献标识码：S 文章编号：1009―914X（2013）34―0343―01
前言
由于铝镁合金无低温脆性转变性能，所以被广泛应用于空分装置等低温工况条件。虽然已经应用，但在实际生产过程中，铝镁合金的焊接并不是没有困难，焊缝中的气孔就是其中的一个主要问题，尤其是横焊位置。
1.气孔的特点及其影响因素
1.1气孔的特点
实践证明，氢是铝镁合金焊接时产生气孔的主要原因。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，都是焊缝气孔中氢的重要来源。
1.2影响气孔形成的主要因素
1.2.1铝镁合金特性
由于铝镁合金在高温时吸收氢的能力很强，而在固态时又几乎不溶解氢，所以焊缝金属在冷却过程中会大量析出氢。而铝镁合金的密度小，导热性强，焊缝在高温停留时间短，不利于气泡的逸出，所以铝镁合金焊接时更容易产生气孔。同时，铝镁合金化学活泼性很强，表面容易形成熔点很高的氧化膜Al2O3和MgO，而MgO越多，形成的氧化膜越不致密，吸水性越强，焊缝就越容易产生密集性气孔。
1.2.2氩气流量与纯度
氩气流量是影响是影响熔池保护效果的一个重要参数。流量过小，氩气挺度不够，排除周围空气能力不够，保护效果差。流量过大，不仅浪费氩气，而且紊流区扩大，将空气卷入保护区，反而降低了保护效果，使焊缝容易产生气孔。
氩气的纯度是焊缝产生气孔的主要因素之一。氩气中如果含水量高，可增加弧柱气氛中的含氢量。生产实践证明，只有氩气纯度达到99.99%以上，才能焊接出高质量的焊缝。
1.2.3焊接工艺
焊件坡口形式、组对方法及焊接工艺参数是防止产生气孔的重要因素。根部留有间隙不仅能够保证熔透，更重要的是氧化膜完全暴露在电弧作用范围内，从而利用“阴极雾化”作用，提高焊接质量。
焊接参数直接影响气体的逸出和溶入熔池条件。焊接速度过慢，熔池停留时间长，增加氢的溶入。焊接速度过快，容易产生未焊透和未熔合缺陷。实践证明，采用大电流，快速焊，形成浅小的熔池，不但有利于气泡的浮出，而且避免了合金元素的烧损，从而减少气孔的产生。
1.2.4焊接操作技术
焊工熟练的操作技能，是保证焊缝质量的重要环节。焊接过程中要注意焊丝与工件表面的夹角，这个角度越小越好，一般不超过15°，否则送丝时焊丝容易被弧光提前熔掉而无法形成熔池，还可能产生紊流，使熔池得不到有效保护。同时，焊接过程中，不要把焊丝从保护气体范围内拉出，以免造成焊丝的氧化和空气进入熔池。另外，钨极伸出长度及直径也要适当，避免造成保护气体的污染。
1.2.5环境因素
焊接环境也是影响焊缝质量的因素之一。在高湿度的环境下，焊丝和氩气管内壁容易吸附结晶水，因此，环境相对湿度越低越好；当风速过大时，会产生偏弧而无法焊接；当环境温度低于-5℃时，施焊时便需要预热。
2.焊接工艺实例
以济南钢厂4000Nm3/h空分装置为例。其主冷塔材质为LF4，直径为∮3200mm，高69000mm，分2段运输，上塔厚度为16mm，下塔厚度为20mm。采用手工钨极氩弧焊双把同时焊接，双把焊接参数一致，焊接电源为交流。
2.1焊前准备
2.1.1坡口加工及焊前注意事项
坡口加工前首先采用蒸汽将母材表面的油污等杂物清理干净，然后采用铣刀进行加工，坡口尺寸见图1。不等厚处按1：4的比例进行磨削。
焊丝已经光化处理，使用前注意不要污染。
焊工在焊接时要带干燥、整洁的线手套，并用布袋装焊丝，手套和布袋不得有油脂，油漆和其它杂质，以免焊丝受污染，影响焊接质量。
2.1.2组对与定位焊
清理后的焊件应及时组对施焊，超过8小时要重新清理。
点固焊每隔350mm焊30mm，焊接工艺与正式焊接相同。
2.1.3焊前预热
为降低焊缝的冷却速度，以利于气体逸出，焊前应将焊缝两侧各50mm范围内预热80—120℃。
2.2焊接工艺参数
2.3操作要点
每焊完一层后用专用不锈钢丝刷（无油脂）清理焊缝表面和坡口面的氧化膜后再进行下一层的焊接，并严格控制层间温度。
熄弧时氩气保护要继续维持5—8秒的时间，避免产生气孔。
预热时采用氧—乙炔焰，加热要均匀，达到规定温度后方可焊接。
如果发生钨极触及焊丝或熔化金属时应立即停止焊接，并将触钨部分的焊缝金属铲除后重新在引弧板上引弧，待到电弧燃烧稳定后继续进行焊接。
3.结论
手工钨极氩弧焊焊接铝镁合金产生气孔的原因是多方面的，控制产生气孔要从焊接工艺、操作技能及环境因素等多方面考虑。
采用本文所述的焊接工艺进行施焊后，主冷塔对接焊缝按JB4730标准，经100%射线检验后，焊接一次合格率100%。其中Ⅰ级片46张，Ⅱ级片2张，有效地控制了气孔。