空分冷箱內塔容器為鋁制容器，容器運輸尺寸超長(cháng)，為運輸方便，通常分成上下兩段運輸，安裝時(shí)需在現場(chǎng)組對焊接,但現場(chǎng)的焊接環(huán)境、焊接設備都不如在制造廠(chǎng)，因此我們從各方面采取措施，焊接質(zhì)量。對焊接操作人員和檢驗人員提出了嚴格的要求：1）擔任本設備焊接的焊工持有經(jīng)國家技術(shù)質(zhì)量監督局考核認證的操作證；2）焊接質(zhì)檢人員、無(wú)損探傷人員持有國家相關(guān)部門(mén)考試認證的操作證書(shū)；3）其他組對人員應熟知操作步驟、施工技術(shù)要求，配合焊工焊接質(zhì)量。



1、焊接材料及相關(guān)設施的要求
1）焊接材料的要求：所用的焊接材料有質(zhì)量書(shū)或合格書(shū)，質(zhì)量不得低于國家現行標準的規定。材料使用前，應按國家現行標準的有關(guān)規定進(jìn)行檢查和驗收；
2）焊絲根據母材材質(zhì)選用牌號：鋁鎂合金焊絲ER5183；
3）采用4臺工藝、性能穩定、靈敏度高的大功率WSME—500氬弧焊機進(jìn)行焊接；
4）選用具有能滿(mǎn)足安裝需要的射線(xiàn)無(wú)損探傷檢測設備；
5）現場(chǎng)要設有焊材室及烘干、去污設施，由專(zhuān)人負責焊材的保管、發(fā)放及回收工作。
2、施焊環(huán)境的要求
1）搭建密封的臨時(shí)焊接小棚可以擋風(fēng)、防雨。冬季施工時(shí)，在焊前進(jìn)行適當的加溫處理，環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，不應施焊；
2）氬弧焊焊接時(shí)的風(fēng)速不應超過(guò)2m/s；
3）鋁及鋁合金焊接時(shí)，應選擇晴朗天氣，周?chē)h(huán)境濕度在80%以下；
4）焊工施焊所用的腳手架要便于焊工操作，并要堅固、平整、無(wú)大間隙、不擺動(dòng)。
3、焊接技術(shù)
1）施工順序。塔上、下段對接坡口加工— 塔下段吊裝就位—塔上段吊裝—組對—焊縫焊接—射線(xiàn)探傷—不合格焊縫返修—射線(xiàn)探傷—驗收；
2）塔坡口加工形式。坡口要在地面加工好，用法蘭箍調整，消除焊口的橢圓度，并焊好襯圈，清除鋁屑。起吊時(shí)，焊口要用塑料布封閉。焊口內壁應對齊，當壁厚δ≤5mm時(shí)，內壁錯邊量不應大于0.5mm；當壁厚δ>5mm時(shí)，內壁錯邊量不應大于0.1δ，且不應大于2mm。具體坡口形式，見(jiàn)圖1塔破口加工形式；


3）焊前準備。（1）氣焊工具二套，作焊前預熱用；（2）氬氣純度應大于99.99%；（3）清理工具：電動(dòng)圓盤(pán)鋸，銼刀，鋼絲刷（輪），電動(dòng)銑刀、刮刀等；（4）楔板修正焊縫錯口用；（5）焊件組對前，用三氯乙烯等除去表面油污，兩側坡口的清理范圍不應小于50mm；清除油污后，坡口及其附近的表面可用銼刀、刮削、銑削或用鋼絲刷清理至露出金屬光澤，注意塔體壁厚減薄不能大于0.5mm；使用的鋼絲刷應定期進(jìn)行脫脂處理；（6）焊絲去除油污后，應用化學(xué)方法去除氧化膜，可用5~10%的NaOH溶液，在溫度為70℃下浸泡30~60s，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常溫下浸泡2min，然后用溫水洗凈、晾干并保持干凈清潔；（7）焊件和焊絲清理后在24h內使用，如超過(guò)24h，要重新清洗。（8）正式焊前應，用試板做好各項工藝參數的模擬試驗，其母材材質(zhì)、工藝條件、焊工、保護氣均要和正式焊接時(shí)相同;試板長(cháng)度不得小于500mm，試板焊接接頭要射線(xiàn)檢測，應符合JB/T 4730.2—2005—Ⅱ級，焊接試板不合格不得正式焊接。
4）焊接工藝。（1）焊接前，坡口、焊絲及不小于坡口兩側各50mm范圍內的表面，用脫脂劑擦洗干凈，用不銹鋼絲刷清除氧化膜；清理下坡口時(shí)應向外刷，清理上坡口時(shí)，下部容器開(kāi)口應用塑料布封好，防止鋁屑進(jìn)入容器內；（2）焊縫采用手工鎢極氬弧焊雙人單面焊，焊接時(shí)應注意A 、B 焊工要配合默契，同向、等速，焊接過(guò)程中隨時(shí)檢查垂直度，并利用焊接反變形方法及時(shí)調整，焊縫應不間斷一次性焊完；（3）一周點(diǎn)固焊完畢，間隙會(huì )產(chǎn)生收縮，但起碼要保持3~5mm的間隙。定位焊長(cháng)度為40mm左右，每隔500mm左右作一定位焊；（4）當環(huán)境溫度小于5 ℃，壁厚大于8mm時(shí)焊前應用H01-20焊炬在焊縫坡口二側均勻加溫到100~200 ℃；因焊件厚度較大，應采用多層多道焊；（5）實(shí)際焊接時(shí)的焊接工藝參數應與試板模擬試驗基本保持一致，對于不同的壁厚推薦表1焊接工藝參數；（6）多層多道焊時(shí)，每焊完一遍應用機械方法清理氧化膜，為焊接質(zhì)量，層間溫度不得超過(guò)65 ℃；（7）焊接過(guò)程中，如點(diǎn)固焊開(kāi)裂，造成錯口，應停止焊接，經(jīng)修復后方可繼續焊接；（8）當鎢極出現觸鎢現象時(shí)，停止焊接，將鎢極、焊絲、溶池處理干凈后，方可繼續；（9）總的施焊原則是：大電流、快速焊；（10）焊縫除未焊透，有裂紋外，應盡量減少返修；多次返修會(huì )引起設備變形和影響焊接接頭的質(zhì)量（很容易產(chǎn)生裂紋），因此力求一次焊接成功。如有非危害性缺陷（圓形氣孔）超標，應由設計、和監理單位協(xié)商處理，盡量不要返修；（11）焊接返修時(shí)，應用機械方法，將缺陷處鏟除，并按焊接工藝評定參數進(jìn)行焊接；同一部位的返修不得超過(guò)兩次，否則要制定措施并經(jīng)技術(shù)總負責人批準；（12）在焊接過(guò)程中應隨時(shí)測量塔的垂直度、水平度，吊具待全部焊接完畢并經(jīng)探傷檢查合格后方可拆除；（13）焊接完畢，表面美觀(guān)、平整，鱗紋均勻，沒(méi)有表面氣孔、裂紋等缺陷；然后RT檢查，RT應不低于JB 4730—94—Ⅱ級片，PT為Ⅰ級。


4、塔焊縫返修
塔上下段焊縫射線(xiàn)探傷局部不合格時(shí)，進(jìn)行塔焊縫的局部返修。返修前，用倒鏈吊掛上塔在冷箱骨架上，避免返修焊縫受重力影響。返修焊縫確定缺陷位置后，磨除缺陷，進(jìn)行補焊，直至焊縫質(zhì)量達到設計要求，焊口返修次數不準超過(guò)兩次。
5、技術(shù)安全措施
1）嚴格執行單項工程安全技術(shù)措施中規定的各項規章制度。2）高空作業(yè)一定要系好安全帶。3）焊接過(guò)程中，注意保護容器，避免損傷容器表面。4）引弧宜在引弧板上進(jìn)行，引弧板和熄弧板的材料應與母材相同；5）焊接完畢，用記號筆在焊縫附近寫(xiě)上焊工號為探傷做好準備。6）電焊機、氬弧焊機等焊接設備的機殼都可靠接地。焊接設備的安裝、修理和檢查須由電工進(jìn)行，焊工不要私自拆修設備。7）電焊機要設單的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)應放在防雨的閘箱內，拉合時(shí)應戴手套側向操作。8）更換場(chǎng)地移動(dòng)把線(xiàn)時(shí)，應切斷電源，并不得手持把線(xiàn)爬梯登高。9）焊工應正確穿戴勞動(dòng)防護用品，磨削鎢棒時(shí)，應戴口罩、手套，磨完后須洗手。敲鏟焊渣和清除鐵銹時(shí)，應戴好手套和防護眼鏡。在潮濕地點(diǎn)工作，應站在絕緣膠板或木板上。10）焊接場(chǎng)所有防火設備，易燃易爆物品距焊接場(chǎng)所至少10m；11）焊工在高空作業(yè)時(shí)，應嚴格采取預防措施，防止液態(tài)金屬的飛濺，防止火災的發(fā)生或灼傷下面的操作工人；12）氧氣瓶和乙炔瓶應小心輕放，安全運輸，分開(kāi)放置，并相距5m以上；夏季作業(yè)時(shí)氧氣瓶和乙炔瓶放在涼棚內，以防受到烈日曝曬，引起氣體膨脹而發(fā)生爆炸事故；雷雨時(shí)，應停止露天焊接作業(yè)。13）焊接區域應放置安全，以免閑人進(jìn)入。14）嚴格按各工種安全操作規程施工，嚴禁作業(yè)。
6、結束語(yǔ)
塔上下段的組對焊接是空分焊接施工中的重要焊縫之一，此焊接位置為橫焊，要求焊工既要有過(guò)硬的焊接技術(shù)，又要熟知焊接變形知識，才能塔體在焊接過(guò)程中的質(zhì)量，同時(shí)也要求每一個(gè)施工人員熟知操作步驟、遵守安全規程，才能圓滿(mǎn)完成塔容器的組對焊接工作。

焊接要求：
1.持證焊工應按焊接工藝文件和其它文件焊接。



2.在焊接環(huán)境出現下列情況之一時(shí)，應采取有效防護措施，否則不準施焊：
1) 焊接環(huán)境不清潔，有灰塵、煙霧；
2) 焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s；
3) 焊接環(huán)境相對濕度大于80%；
4) 下雨、下雪的室外作業(yè)；
5) 焊接溫度低于5℃；



3.鋁材產(chǎn)品焊接設在的場(chǎng)地，場(chǎng)地應鋪設橡膠或絨布；焊接時(shí)應遠離通風(fēng)口和門(mén)窗以避免影響氣體保護效果。



4.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流，以便產(chǎn)生陰極霧化的作用；熔化極氬弧焊則用直流反接。當由于設備所限采用直流焊接時(shí)，焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰，這時(shí)可用鋼絲刷或抹布擦去。對焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。



5.焊前預熱：由于鋁材導熱性能很強，因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時(shí)，焊前都應預熱，但不超過(guò)100℃，焊時(shí)層間溫度也不超過(guò)100℃?？梢暰唧w情況用火焰或遠紅外線(xiàn)板進(jìn)行加熱。



6.在焊接過(guò)程中焊絲的填入點(diǎn)不應位于電弧正下方，而應位于熔池邊部，距電弧中心線(xiàn)約0.5~1.0mm處，焊絲填入點(diǎn)不得熔池表面或在電弧下橫向擺動(dòng)，以避免影響母材熔化，破壞氣體保護而使金屬氧化；焊絲回撤時(shí)勿使焊絲未端露體保護區外，以免焊絲未端被氧化后再度送進(jìn)時(shí)隨之帶入熔池。焊接時(shí)若鎢極碰到焊縫金屬應立即停止焊接，用金屬磨頭清除污染，并修磨鎢極；無(wú)論焊前還是焊接過(guò)程中，都應先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。



7. 一條焊縫應盡量一次焊完，不得已中途停焊后重新焊接時(shí)，應重疊10~20 mm。多層焊縫在進(jìn)行下一道焊縫前，對前道焊縫進(jìn)行表面顏色檢查，只允許銀白色；并清除表面污染、夾渣等缺陷?；】討顫M(mǎn)，接弧處應熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法：收弧時(shí)勻速抬高電弧，同時(shí)加速填充焊絲，直至電弧熄滅，使熄弧處焊縫局部凸出，必要時(shí)打磨超標的余高。在焊機上有衰減裝置時(shí)，此熄弧方法效果更好。



8.A、B類(lèi)接頭焊縫的余高、余高差及寬度差下表 mm：
焊縫位置
焊縫余高
焊縫余高差
焊縫寬度差

鎢極氬弧焊
熔化極氬弧焊
手工焊、半自動(dòng)焊
自動(dòng)焊、機械化焊

平焊
0~3
0~5
0~2
0~3
0~2

除平焊外的其他焊縫位置
0~4
0~5
0~3
0~3
0~2




9.接管與殼體的D類(lèi)焊縫當殼體厚度≤12mm時(shí)，一般應將殼體扳邊對接焊，扳邊高度為25~30mm。



10.C、D類(lèi)接頭的焊縫厚度t，在圖樣上無(wú)其他規定時(shí)，應不小于組成角焊縫兩邊構件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍，且不應小于3mm，在一般情況下不超過(guò)10 mm（按下圖）；在襯里或復合板復合采用蓋板搭接角焊縫時(shí)，蓋板厚度構成了角焊縫的一側邊長(cháng)度L2一般較薄，使得焊腳長(cháng)度受到側邊長(cháng)度的限制，當L2≤4mm時(shí)，應要求t≥0.7 L2。



11.C、D類(lèi)接頭的焊縫與母材應呈圓滑過(guò)渡。



12.焊縫和熱影響區表面應進(jìn)行檢查，不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷，焊縫外不應有打弧點(diǎn)。



13.鋁材壓力容器焊縫表面不應有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應大于0.5mm，咬邊連續長(cháng)度不應大于100mm，焊縫兩側咬邊的總長(cháng)度不應超過(guò)該焊縫長(cháng)度的10%。



14.換熱器換熱管焊接順序：管板組裝（換熱管預留長(cháng)度應不少于4mm，以便后面的機加工）；管端及管板清理；一端脹管；焊接一面管板；機加工未焊換熱管管端；脹管；管端及管板清理；焊接未焊一面的換熱管。焊接時(shí)層一般不加絲焊（層是否進(jìn)行PT或氣密性檢測按規定），但其它層應加絲焊。



15.鋁焊接應注意坡口鈍邊較大，一般為2~6mm。對有墊板的接頭，鈍邊可適當減小。當鋁板較薄時(shí)，對接焊都應考慮扳邊對接焊，如當≤3mm考慮扳邊和不加絲焊。鋁焊接可采用雙面同時(shí)焊，背面加絲或不加絲視具體情況而定。

焊前準備：
1.鋁材坡口加工應采用機械方法（含剪切），如采用等離子火焰方法加工應從變色部分機械加工去掉不少于3mm，加工后的坡口表面應平整、光滑，不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應呈銀白色的金屬光澤；必要時(shí)對坡口及兩側不少于50 mm范圍內進(jìn)行PT。



2.焊絲、坡口表面及其兩側不少于50 mm范圍內進(jìn)行表面清理（包括去表面氧化膜、鱗片、污染和不合格的氧化色）。打磨可用φ0.15~0.2不銹鋼絲盤(pán)刷、金屬磨頭（即電動(dòng)銑刀）、手工盤(pán)銑機、銼刀（應是鋁弧形銼刀）、刮刀和（沾的白布應干凈，不要使用棉布或棉紗，以避免擦拭時(shí)帶出毛絨），但應注意這些工具在使用前應被清理干凈，清理時(shí)也應注意不要把氧化膜以壓入母材內，因此清理時(shí)不要太用力；但不準用砂輪或普通砂紙打磨，因為鋁材很軟而導致砂粒留在鋁材里，焊后就易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。



3.對于外委熱加工的部件，如封頭等，原則上在進(jìn)廠(chǎng)后應對鋁材表面進(jìn)行PT，必要時(shí)對不能確定的部位進(jìn)行RT。



4.焊絲表面可用不銹鋼絲刷或干凈的油砂紙擦洗；對表面氧化皮較厚的焊絲在焊前打磨后還需要化學(xué)清理?；瘜W(xué)清理：用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水沖洗，接著(zhù)用15%左右的HNO3溶液在常溫下浸泡約1~2min后用溫水沖洗，再用手持式吹風(fēng)機（不能用空氣壓縮機，因為空氣中有水和油）吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。對鋁材也可參考此法。



5.清理干凈的焊絲和焊件應保持清潔和干燥，不得用手觸摸和口吹焊接部位，焊工一般戴白色的焊工手套，不要因為怕麻煩而戴臟手套；焊前嚴禁污染，否則應重新進(jìn)行清理，局部污染可局部重新清理；好用白紙覆蓋在坡口用兩側。一般機械清理后應立即焊接，如清理后4h之內未焊，焊前就應重新清理。



6.焊件裝配應準確，如果裝配不良時(shí)，應考慮換部件，而不得強行組對，以避免造成過(guò)大的應力。在正式焊接前應對坡口尺寸進(jìn)行檢查，合格后方可施焊。



7.定位焊選用的焊絲及采取的工藝措施與焊接工藝相同。



8.焊件組對時(shí)在應力集中處（如焊縫交叉處和工件上的轉角處等）盡量避免進(jìn)行定位焊，定位焊縫長(cháng)度和間距可按下表：（mm）
母材厚度
定位焊間距
每段定位焊縫長(cháng)度

＜3
3~6
＞6
接管或法蘭
40~50
50~60
50~80
2~4點(diǎn)
4~6
5~10
10~12
每點(diǎn)3~8




9.定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，否則清除重焊。重焊應在附近區域進(jìn)行，而不要在原處點(diǎn)焊；對接焊縫間隙在工藝沒(méi)規定時(shí)，可按2~4mm。



10.對于會(huì )熔入焊縫的定位焊縫焊透和清除其表面的氧化層（只允許銀白色），并使焊縫兩端平滑過(guò)渡以便于接弧，否則就應修整。在冷態(tài)零件上施焊時(shí)，電弧應在始焊稍作停留一下，待母材邊緣開(kāi)始熔化時(shí)，再及時(shí)加絲焊接，以始焊點(diǎn)焊透。



11.焊接縱縫時(shí)，在焊件兩端放置引弧板和退弧板，引弧板和退弧板采用與被焊件相同牌號和厚度的鋁材。焊接環(huán)縫時(shí)盡量避免產(chǎn)生弧坑。



12.焊接過(guò)程中定位焊點(diǎn)開(kāi)裂，造成板邊錯位或間隙變化，應立即停止焊接，經(jīng)修復后才能繼續施焊。



13.在焊接過(guò)程中，應先鋼絲刷清理上層焊縫表面的黑灰和氧化物。焊時(shí)注意處理火口，即收弧處。引弧可在離焊接始端10~20mm，再迅速回始端焊接，層采用直線(xiàn)焊接，為了獲得良好的成形，其它層焊時(shí)可以橫向擺動(dòng)，并在兩側稍停一下，以便熔合。



14.鋁焊接變形和焊時(shí)易產(chǎn)生塌陷，因此在焊前應有針對性地制作夾具和墊板。采用夾具時(shí)一般零件正都需要夾緊，并且?jiàn)A具的剛性和夾緊力大小要適中，因為過(guò)小取不到控制變形作用，過(guò)大則焊縫拘束度太強易導致焊縫開(kāi)裂，夾緊力按350Kg/100mm為宜。軟性鋁材夾具可為碳鋼或不銹鋼，可以減緩散熱；強化鋁材可用鋁材制造夾具，這樣可以加強散熱?？v縫夾具可用琴鍵式，環(huán)縫可用液壓脹形夾具?？v縫裝配時(shí)可適當間隙，以便焊后有收縮余地；環(huán)縫（包括圓形凸緣、法蘭等）則留些反向錯邊或扳邊，因為焊后凸緣會(huì )塌陷變形。墊板材料一般為不銹鋼或碳鋼，對要求不高的鋁材焊接可用石墨制作墊板。選擇墊板材料還應考慮對焊縫冷卻速度的影響。當鋁板較厚或墊板裝配間隙較大時(shí)，可用粘土泥封住間隙，焊后去掉即可。墊板尺寸可按下圖：



材料及尺寸
A
B
C

不銹鋼或碳鋼




石 墨

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