浅谈熔化极氩弧焊在封闭母线焊接中的应用

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1、浅谈熔化极氮弧焊在封闭母线焊接中的应用摘要：本文概述熔化极氮弧焊在发电厂中的应用及其改进方法。主要描述了焊丝选择的重要性。关键词：半自动熔化极氮弧焊；热导率；线膨胀系数一、金属铝焊接难点（1）铝在空气中及焊接时极易氧化，牛成的氧化铝（A12O3）熔点髙、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表而，易牛成夹渣、耒熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附人量的水分，易使焊缝产牛气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表而清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。餌极氮弧焊时，选用交流

2、电源，通过“阴极清理"作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量。（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十儿倍。在焊接过程屮，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还耍有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。

3、铝凝I古I时的体积收缩率较人,焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产牛缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。牛产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提髙，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据牛产经验，当含硅5%〜6%时可不产牛热裂，因而采用HS311（硅4.5%〜6%）焊丝会有更好的抗裂性。（4）铝对光、热的反射能力较

4、强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难度大。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。（5）铝及铝合金在液态能溶解人量的氢，固态儿乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表而氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。（6）合金元索易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。（8）铝为面心立方品格，没冇同素异构体，加热与冷却过程中没冇

5、相变，焊缝晶粒易粗大,不能通过相变來细化晶粒。二、焊接方法选择在发电厂，从发电机到升压变压器及厂用导体采用封闭母线，内外均采用铝制作，母线直径因发电机容量不同而不同，其直径从0400X8mm到①1650X15mm不等。根据母线材质以及焊缝形式，利用原有的焊接设备（前期采用了手工钙极交流氮弧焊）利条件，rh于输入热输入量不能满足现有母线焊接所盡热能，在焊接过程中只能焊接厚度小于10mm以下的焊缝，该焊接方法无法胜任，由于母线体积大而厚，铝金属散热速度快，预热温度难以升高，餌极氮弧焊无法满足母线的焊接。根据资料介绍，了解到熔化

6、极氮弧焊具有电弧功率大，热量集中（电流密度达80〜1lOA/mm）,焊接速度快，热影响区小，焊件变形小，生产效率比手工钩极氮弧焊可提高2〜3倍。可以焊接厚度4mm以上50mm以下的铝金属板材，30mm厚度以下的板材焊接不需预热。rfl于焊接电源是直流反接法，电弧为正极，焊接时大量的正离子高速撞击母材表面,破碎了紧密结实的（ADO?）薄膜层焊接电弧稳定，焊接质量提高。三、焊前准备1.焊缝及焊纟幺•的保清理焊缝区域的油污、水分、氧化铝薄膜等焊前必须清理干净,特别是现场焊接时施工条件比较差，工作时间受限制，焊缝清理难度人，更要严

7、格执行工艺操作规范，方能保证焊接电弧的稳定保证焊缝接头的质量。焊缝内的腐蚀金属，最好选用凿子和手动铳刀作为修削工具，因为用砂轮磨坡口砂粒容易残留在母线上。30mm以下的焊缝时，可以不需要预热但周围环境温度在5°C以下时，为保证起始过程的焊接质量，仍需对母线加热到sot左右，来保持焊接质量的稳定性。对焊缝区氧化铝的清除，在电厂的现场施工过程中一般采用机械清理，用不锈铜丝轮或刮刀将坡口内和焊缝处刮除干净（主要是为了清理氧化铝）。前面已介绍氧化铝在焊接屮的危害在此不做赘述。当母材有油污时蛊采用化学清洗工程中一般采用丙酮。做好现场

8、防风措施，发挥保护气体的最大作用，防止产牛气孔。2.焊接材料焊丝的选择常见铝及铝合金焊接填充焊丝各种牌号铝及铝合金的焊接，通常可选用儿种牌号的填充焊接材料，下表为国产同牌号铝材焊接用的焊丝。统一牌化学成分（质量分数）（％）焊缝力学性能号名称MgMnSiFeAl母材抗拉强度（MPa）用途HS301纯铝焊丝