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1、铝及铝合金焊接施工技术标准 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金的手工 TIG 焊和 MIG 焊。2 施工准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应符合本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律、法规和规定。下列文件中的条款通过引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件的最新版本适用于本标准。轧制铝及铝合金薄板GB/T-3880-1997 铝及铝合金热挤压管第 1 部分:无缝圆管 GB/T4437.1-2000 铝及铝合金拉拔(轧制)无缝钢管GB/T6893-2000 铝及铝合金焊丝 GB/T10858 铝及铝合金焊管GB/T10571 铝制焊接容器JB/T4734-2002 2.2 材料
2、 一般规定 工程使用的母材和焊丝应有出厂质量证明书或质量复检合格报告，优先选用列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，并妥善保管母材和焊丝，防止损坏、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其应用范围应符合相应标准的规定，并提供材料的质量证明。母体材料 2.2.2.1 项目选用的基材应符合国家现行标准。当 2.2.2.2 对母材有特殊要求时，应在设计图纸或相应的技术条件上注明。2.2.2.3 施工单位代用设备、容器、管道材料时，必须事先取得原设计单位的设计修改证明，并对修改部分做好详细记录。2.2.2.4 严重损坏和生锈的基材不得用于本工程。焊接材料 2.2.3.1 母材焊接选用的焊丝应符合现行国家标准铝及
3、铝合金用焊丝GB/T10858 的规定。2.2.3.2 选用焊丝时，应综合考虑母材的化学成分、机械性能和使用条件，并应符合下列要求。(1)焊接纯铝时，应选用纯度与母材相同或高于母材的焊丝。(2)焊接铝锰合金时，应选用锰含量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。(3)焊接铝镁合金时，应选择镁含量与母材相同或高于母材的焊丝。(4)焊接异种铝及铝合金时，应选择与抗拉强度高的母材相对应的焊丝。2.2.3.3 焊接使用的氩气应符合现行国家标准纯氩气GB4842 的规定。2.2.3.4 手工钨极氩弧焊焊条应选用铈钨焊条或钍钨焊条。焊接前，应根据焊接电流正确选择钨极直径。2.2.3.4 钨电极的最大允许电流应符合
4、下表。钨电极直径毫米 3 4 5 6 7 最大允许电流a 140160 220240 260280 350370 380420 2.3 运营商 2.3.1 铝及铝合金建筑应有符合国家质量技术监督局或国家压力容器压力管道监察机构相关法律法规要求的质量管理体系。2.3.2 主要操作人员:焊工、管道工和无损检测工。2.3.3 从事铝及铝合金焊接的焊工必须持有国家质量技术监督检验检疫总局颁发的锅炉、压力容器、压力管道特种作业资格证书，并按相关标准为合格焊工。2.3.4 铝及铝合金的无损检测应由持有国家有关部门颁发的无损检测人员资格证书的人员进行。2.4 主要工具和机器 2.4.1 手工钨极氩弧焊采用交
5、流氩弧焊机。2.4.2 MIG 焊机采用半自动 MIG 焊机。2.4.3 角磨机及配套的机械工具，如铣刀、不锈钢钢丝刷、锉刀、刮刀等。2.4.4 水冷氩弧焊枪。3 施工技术 3.1 焊接工艺评定 铝及铝合金材料的焊接工艺评定应按 JB/T4734-2002铝焊接容器附录B 的要求进行，或按设计要求进行。3.2 焊工培训和考试 3.2.1 从事铝及铝合金材料焊接的焊工应经过培训和考试。考试包括基础知识和焊接操作技能两部分。基础知识考试合格后，方可参加操作技能考试，考试内容应与焊工的工作范围相适应。3.2.2 铝及铝合金焊接的焊工考试可按 JB/T4734-2000铝制焊接容器附录 A 的要求进行
6、。铝衬里容器的焊工考试按铝和钢各自的考试规则进行，即铝的焊工考试按 JB/T4734 附录 A 进行，钢的焊工考试按国家质量监督检验检疫总局颁发的锅炉压力容器压力管道焊工考试管理规则进行。3.3 焊接工艺流程 3.4 施工流程 3.4.1 焊接施工前，施工单位应根据焊接工艺评定报告编制焊接工艺规程(或改进质量管理体系 焊接工艺评定 焊工培训和考试 焊接工艺说明 施工前准备 材料入库和验证 焊接设备和焊枪的调试和检焊接工具设备 焊缝质量的检查和验收。焊接 严格执行工艺纪律和过程控焊后外观检查 非破坏性母材焊接材料质量证 外观检查 焊接工艺指导书和焊接工艺卡)。3.4.2 焊接场所应保持清洁，并有
7、防风、防雨、防雪措施。相对湿度一般不应大于 80%，环境温度不应低于 5。3.4.3 所使用的氩弧焊机必须具有适合焊接的电气特性，足够的电流容量，参数稳定，调节灵活，性能安全可靠。3.4.4 铝材可采用机械或等离子弧切割和切割，坡口宜采用机械方法加工。机加工的凹槽表面应平整，无毛刺和飞边。坡口类型和尺寸应根据接头类型、母材厚度、焊接位置、焊接方法、有无垫板和使用条件等确定。，并参照焊接工艺评定结果。3.4.5 施工时，根据结构形式、焊接位置和施工条件，可在焊接背面加临时垫板。如果在焊缝背面加永久性垫板，应得到原设计单位的同意。对焊接质量没有不利影响的材料如不锈钢、碳钢或铜可用于垫板。3.4.6
8、 焊接前，应清除焊丝、焊接坡口及其附近表面的油污和氧化膜(如使用垫板，也应按同样要求清除其表面)。拆卸顺序和方法如下。用 3.4.6.1 丙酮或四氯化碳等有机溶剂清除表面油污，凹槽两侧清除范围应不小于 50 毫米。3.4.6.2 油污清除后，焊丝应采用化学方法，坡口应采用机械方法(或化学方法)清除表面氧化膜。机械法:可以用铣刀对沟槽及其附近表面进行铣、锉、刮或用直径 0.2mm左右的不锈钢钢丝刷直接清理，直至露出金属光泽。两侧清洁范围距坡口边缘不小于 30mm，使用的不锈钢钢丝刷要定期脱脂。化学:在 70左右，5%10%NaOH 溶液中浸泡 30 60 分钟，再在 15%左右 HNO3(室温)
9、中浸泡 2 分钟左右，然后用温水洗净，再在 100左右烘干，使其完全干燥。经 3.4.6.3 清洗的焊件和焊丝在焊接前不得被污染，并应在 8h 内焊接，否则应重新清洗。3.4.7 焊丝的选择 3.4.7.1 焊丝(包括填充丝)应使用抗拉强度不低于母材标准的下限或规定值，且耐蚀性和塑性不低于或等于母材，能满足使用要求并具有良好焊接工艺性能的焊接接头。焊丝一般采用 GB/T10858 中相应的牌号，也可采用与母材同牌号的铝丝作为焊丝。焊丝可按 GB/T3197药皮焊条用铝及铝合金焊丝制作。在 3.4.7.2 焊接的母材(容器、管道)有耐腐蚀要求时，当母材为同牌号纯铝时，焊丝的纯度不得低于母材，当母
10、材为同牌号铝合金时，焊丝中所含的镁、锰等耐腐蚀合金元素的含量范围不得低于母材。焊接异种铝材时，应根据耐蚀性高的母材选择焊丝。SalMg-2、SalMg-3、SalMg-5 和镁含量高于 3%的焊丝不应用于 3.4.7.3 65以上与腐蚀性介质接触的铝制容器和管道。3.4.7.4 和铝合金焊丝的选择见下表。3.4.7.4 铝及铝合金焊丝的选择 序列号 相同的母材料等级 焊条 序列号 异质母体金属 焊条 一个 1060 萨尔-3 一个 纯铝+铝锰合金 SAIMn 2 1050A 萨尔-3 2 纯 铝，铝 锰 合 金+5052，5A02 SAlMg-1、SAlMg-5 三 1200 SAL-1 三
11、纯 铝+铝 锰 合 金+5A03 SAlMg-2 四 3003 SAIMn 四 纯 铝+铝 锰 合 金+5083，5086 SAlMg-3 五 3004 SAIMn 五 纯 铝+铝 锰 合 金+5A06，5A05 SAlMg-5 六 5052 SAlMg-1 七 5A02 SAlMg-1 八 5A03 SAlMg-2 九 5083 SAlMg-3 10 5A05 SAlMg-5 11 6061 SAlMg-1、SAlMg-5 和 SAlSi-1 3.4.8 焊缝组装要求 3.4.8.1 管道焊接件组装时，内壁应齐平，偏移量 B 应符合下列要求:当壁厚 S5 毫米，b0.5 毫米时 当壁厚 s
12、5mm，b0.1S，b2mm 时。组装 3.4.8.2 容器焊件时，偏差 B 应符合下列要求:纵向焊缝:当壁厚 S5mm，b 0.5mm 时 当壁厚 s 5mm，b0.1S，b2mm 时。环焊缝:b0.2S，b5mm 在 3.4.8.3 组装不同厚度的对焊件时，薄件的端面应位于厚件的端面内。当表面错边超过 3mm 或单面焊缝根部超过 2mm 时，厚板边缘应按下图进行加工。L4(S1-S2)或 14 图 3.4.8.3 3.4.8.4 点焊(1)定位焊缝应符合下列要求:焊接副可使铝定位板点焊在槽外或固定在槽内。焊接焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。定位焊缝应具有适当的长度、间距和高度，以保证有足
13、够的强度，在焊L S2 S1 接过程中不会开裂。如果在定位焊缝中发现缺陷，应及时处理。根部定位焊缝属于正式焊缝的一部分，其表面的黑粉和氧化膜也应清除，两端应修成缓坡形。拆卸定位板时，不应损坏母材。移除后，残留的焊肉应打磨至与母材表面齐平。3.5 焊接工艺及注意事项 3.5.1 手工钨极氩弧焊采用交流电源，MIG 焊采用 DC 电源，焊丝接在阳极上。焊机使用前，检查其接地是否良好，冷却水和气路是否畅通，各项功能是否能正常工作。3.5.2 为减少焊接变形，应采用合理的焊接方法和顺序，或进行刚性固定，并事先考虑收缩余量。3.5.3 正式焊接前，可在试板上进行堆焊试验，调整工艺参数，确认无气孔后方可进
14、行正式焊接。3.5.4 在焊缝熔深和熔合良好的情况下，在焊接工艺允许的范围内，尽量采用大电流和快的焊接速度，焊丝的横向摆动幅度不超过其直径的三倍。3.5.5 如无特殊要求，焊前不应预热焊件，多层焊时的层温应尽可能低，不应高于 100。3.5.6 焊接时，焊丝端头不应离开氩气保护区，焊丝与焊缝表面的夹角应在15左右，焊枪与焊缝表面的夹角应保持在 80 90之间。厚度4mm的纵横焊缝，有条件时可采用双面同步氩弧焊打底焊。3.5.7 在焊接过程中，必须清除焊接层中的氧化膜、多余的焊肉和其他焊接缺陷。对于需要清理的双面焊或封底焊，应采用机械方法清理焊根。3.5.8 铝引弧板和灭弧板应安装在纵向焊缝的两
15、端。消除弧坑后焊接纵向环焊缝时，也宜在引弧板上引弧，待电弧燃烧稳定后再进行焊接。3.5.9 当喷嘴上附着明显阻碍氩气流动的喷溅物时，必须清除喷溅物或更换喷嘴。当钨电极被污染或形状不规则时，必须进行修整或更换。3.6 焊接工艺参数 各种焊接方法的工艺参数选择见下表:表 3.6(1)手工 TIG 焊焊接工艺参数 基材厚度(毫米)钢丝直径(毫米)钨电极直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(a)焊接层数 1.53 23 23 812 410 40110 一个 48 35 35 1014 814 100250 13 1012 56 56 1216 1216 240300 34 141
16、6 六 67 1418 1418 280360 45 1820 六 67 1620 1618 280380 56 表 3.6(2)手工钨极双面同步氩弧焊焊接工艺参数 基材厚度(毫米)钢丝直径(毫米)钨电极直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流 a 46 45 34 1214 1012 60110 810 56 34 1214 1214 130170 1214 56 34 1216 1216 170210 1618 56 45 1618 1618 210240 注:焊接电流是指底焊时每个焊工的电流值。覆盖层由焊工焊接，焊接工艺参数见手工 TIG 焊接工艺参数。当母材厚度10mm
17、 时，焊前预热 100 150。表 3.6(3)MIG 半自动氩弧焊焊接工艺参数 母材厚度(毫米)焊丝直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(一)弧电压 焊接层数 正面/反面 810 1.62.5 20 2530 140280 2030 12/1 1214 2.53 20 2530 260300 2530 2/12 1618 2.53 20 3035 300360 2835 2/2 2022 2.53 20 3540 330360 3540 2/2 表 3.6(4)熔化极自动氩弧焊焊接工艺参数 母材厚度(毫米)焊丝直径(毫米)喷嘴直径(毫米)氩气流速(升/分钟)焊接电流(一)
18、弧电压 焊接速度(厘米/分钟)焊接层数 正面/反面 10 三 28/17 3040 280310 2426 2540 1/1 12 三 28/17 3040 290320 2426 2540 1/1 16 四 28/17 3040 380420 2630 2540 1/1 20 四 28/17 3545 460520 2834 2540 1/1 25 四 28/17 4050 480550 2836 2540 1/1 3.7 焊接环境 3.7.1 当焊接环境出现下列情况之一且无有效防护措施时，禁止焊接:3.7.1.1 气体保护焊风速大于 1.5m/s；3.7.1.2 的相对湿度大于 80%；3
19、.7.1.3 焊件温度低于 5 3.7.1.4 的雨雪环境 3.7.2 当焊件温度低于 5时，应在初始焊接位置 100mm 范围内预热至 15左右(指焊前不预热的情况)。3.8 焊接修复 3.8.1 焊缝修补应在压力试验前进行。分析需要补焊的缺陷原因，提出改进措施，编制补焊工艺。3.8.2 修补前，应将缺陷清理干净，必要时可采用表面无损检测来确定。3.8.3 焊缝返修应由合格的焊工进行，返修工艺措施应经焊接技术负责人批准。同一零件的修理次数不应超过两次。如果两次返修后仍不合格的焊缝再次返修，应经施工技术负责人批准。3.8.4 补焊焊缝的性能和质量要求应与原焊缝相同。3.9 产品焊接试板 铝制压
20、力容器的制造和组焊应按 JB/T4734 的要求进行。产品试板、检验方法、取样位置、试验方法和合格标准的要求按 JB/T4734 执行。4 焊接质量检查 4.1 焊前检查包括 4.1.1 基材和焊接材料 4.1.2 焊接设备、仪器和工艺设备 4.1.3 焊接坡口和接头的组装和清理 焊工资格 焊接工艺文件 4.2 焊接过程中的检查包括 焊接规范参数 4.2.2 焊接工艺实施 4.2.3 实施技术标准 图纸的实施 4.3 焊后检查包括 4.3.1 实际焊接记录 4.3.2 焊缝的外观和尺寸 4.3.3 产品焊接试板、焊接工艺规程检验试板(铝容器和设计要求)无损检测 4.3.5 压力试验和密实度试验
21、 4.4 焊缝外观质量要求 4.4.1 焊缝外观质量要求 表 4.4.1 焊缝外观质量要求 基材厚度(毫米)过度焊接高度(毫米)咬合深度 咬合长度 表面压痕 10 3 0.5 两侧咬边的总长度 钢板总焊缝长度的 10%除仰焊位置单面焊内表面 0.2 壁厚 10 1/3 母材厚度且 5mm 0.8 管道焊缝总长度的 20%得低于母材。4.4.2 角焊缝的角高应等于或大于两焊件中较薄焊件母材厚度的 70%，且不应小于 3mm。4.4.3 焊缝应与表面平滑过渡，表面不得有裂纹、未熔合、气孔、氧化夹渣等缺陷。5 成品保护 5.1 焊缝完成后，禁止敲打或打碎焊缝和热影响区，装有仪表和调节阀的区域应加以遮
22、挡和保护。5.2 严禁在焊缝区附近点焊临时支撑。5.3 在管道附近切割时，应及时保护，防止切割残渣、氧化物伤害管道和焊缝。5.4 严禁利用已完成的管道作为吊点。6 职业健康、安全和环境管理 6.1 施工过程中的危害识别和控制措施 表 6.1 施工过程中的危害识别和控制措施 序列号 家庭作业活动 危险源 控制措施 一工地管人身伤害 作业前应进行安全技术交底，特殊工种必须经个 理 过培训，并持有安全操作证。2 焊接 火灾 旧安装区施工办公室出具的消防合格证。施工区域 5m 范围内不得有易燃易爆物品。还有消防人员。三 补焊 设备损坏 在含有易燃、易爆和有毒介质的设备管道上工作。必须清洗更换，检测合格
23、后才能焊接。四 容器内焊接 触电、中毒、窒息 含有易燃易爆介质的设备、容器和管道在施工过程中，必须进行清洗和更换，并经检验合格后才能进行施工，必须切断易燃易爆介质的通道。五 施工用电量 触电 施工用电源必须接地、接地并装有漏电保护器，灯具或容器内作业应使用安全电压照明。六 劳动保护用品的使用 人身伤害 正确穿戴防护服、绝缘鞋和手套、砂轮护目镜、焊接作业头盔式防护面罩。七 高空作业 我买不起轮椅 高空作业前，应通过体检，正确使用安全带。6.2 环境因素的识别和控制措施 表 6.2 环境因素的识别和控制措施 序列号 家庭作业活动 环境因素 管理措施 一个 砂轮、气刨 噪音 周围民用住宅区应进行噪声测量，夜间不得施工。如有必要，应安排在降噪工棚内施工。2 焊接 电弧辐射 焊接工人靠近周围时，应遮挡弧光，防止焊接弧光钻洞。三 焊接 垃圾 现场焊接废弃物、有盖焊条包装塑料替代品、塑料圆筒、纸箱、有盖焊条头、砂轮残留物等应及时收集堆放。避免环境污染。