5754-O铝合金无缝管开孔封焊性能的研究

贾宝丽，吴俊峰，毛 辉，李 攀

（1.新东北电气集团高压开关设备有限公司，沈阳110027；2.沈阳中辰钢结构工程有限公司，沈阳110141）

5754-O铝合金无缝管开孔封焊性能的研究

贾宝丽1，吴俊峰1，毛 辉2，李 攀1

（1.新东北电气集团高压开关设备有限公司，沈阳110027；2.沈阳中辰钢结构工程有限公司，沈阳110141）

为了保证不可更换服役管道的修补质量，针对5754-O铝合金无缝管管道提出了开孔封焊修补工艺，对全位置焊接条件下铝制筒体的氩弧焊接工艺进行了研究和焊接试验，并对焊接后的焊缝以及筒体进行了性能试验。封焊焊缝的渗透试验显示焊口均一次合格，整体容器的爆破试验显示了开孔封焊处爆破后的破坏特征，同时得出经过开孔封焊修补的5754-O铝合金无缝管压力容器的最大承载压力为3.4 MPa。试验结果表明，制定的开孔封焊工艺方案完全可以保证焊接质量。

铝合金；无缝管；开孔封焊；性能检测

Abstract:In order to ensure the repairing quality of non-replacement service pipeline，the hole sealing welding repairing process was proposed according to 5754-O aluminum alloy seamless pipeline.The argon arc welding technology of aluminum cylinder under the condition of all position welding was studied and tested，and the performance test for weld and pipe cylinder were conducted after welding.The penetration test of sealing weld showed that the welded junctions were all qualified，the blasting test of whole container indicated the destruction features after hole sealing blasting，and it is concluded that the maximum bearing pressure was 3.4 MPa of 5754-O aluminum alloy seamless pipe pressure vessel after opening seal welding repair.The test results indicated that the hole sealing process can ensure the welding quality.

Key words:aluminum alloy；seamless pipe；hole sealing welding；performance test

目前铝合金无缝管在铝合金压力容器制造行业应用广泛，主要用于气体液体的输送和存贮，鉴于不可更换管道的补修隐患，笔者对5754-O铝合金无缝管筒体开孔封焊后的焊接性能进行了研究和试验，焊接过程是对铝合金材料进行全位置氩弧焊接，从立焊、侧焊、水平焊3种不同的焊接方式对5754-O筒体开孔封焊的工艺过程和性能进行了试验，得出开孔封焊后焊缝的外观形态以及内在质量，同时给出了开孔封焊焊接方法和开孔封焊后无缝管的极限耐压力值。

1 5754-O铝制筒体开孔封焊试验

针对10 mm壁厚5754-O铝制筒体的全位置氩弧焊接工艺试验，制订了开孔封焊工艺方案，并确定了焊接操作方法。

1.1 无缝管开孔

使用铣刨机进行切割开孔，打磨清理附近焊接部位，刮出金属色。刮面必须顺滑，不能有汗液、毛刺、灰尘、金属颗粒等，以保证焊接质量。处理后的孔口及封盖焊接部位如图1所示。

图1 抛光后的孔口及封盖焊接部位

1.2 盖板清理

封焊盖板外形呈正方形，盖板面弧度同管道外壳弧度一致，不能有90°尖角。对盖板边缘进行打磨，将盖板内面用吸尘器或酒精棉清理干净，刨光面不能有汗液、毛刺、灰尘、金属颗粒等，以保证焊接质量，打磨处理后的盖板边缘干净、光滑，如图2所示。

图2 打磨抛光后的盖板边缘

1.3 盖板预固定

用绑带环形扎住新盖板和管道周界的管壁，使其充分贴合，形状一致，以便焊接，环形绑扎后的盖板和管壁如图3所示。

图3 被绑带环形扎住的新盖板和管道周界的管壁

1.4 盖板点焊

在盖板左、右、下三边各焊接4个点，取下绑带，并用钢丝刷将焊渣清理干净，点焊位置如图4所示。

图4 盖板边缘点焊位置

1.5 盖板整体焊接

按照左、右、下、上的顺序沿着盖板边缘使用ER5356型号铝合金焊丝进行第一遍施焊，要求满焊，无漏焊虚焊，焊接完成后用钢丝刷将焊渣清理干净，准备进行第二遍焊接。第二遍焊接前先在盖板四角加强焊接一次，然后按照右、左、上、下的顺序沿着盖板边缘焊接，要求满焊，无漏焊虚焊，焊接完成后用钢丝刷将焊渣清理干净，具体焊接参数见表1。

表1 盖板焊接参数

实际焊接过程中先后进行水平、侧位、立向等3个位置的开孔和焊接，焊接位置如图5所示。

图5 盖板水平、侧位、立向位置焊接

2 封焊焊缝性能检测

2.1 渗透检测

对实际焊接后的盖板焊缝进行渗透检测试验，探伤结果是3个封焊焊口均一次合格。

2.2 X光无损检测

分别对盖板立焊、侧焊、水平焊焊缝进行X光无损检测，检测结果见图6。

图6 盖板焊缝X光无损检测结果

3 焊接修复的5754-O铝制压力容器性能检测

采用强度规格相近的铸造法兰与封焊修复后的5754-O铝制筒体进行焊接后，构成完整容器，如图7所示。然后对该容器进行整体的例行水压、气密和爆破试验。

图7 筒体两侧铆焊法兰后的完整容器

3.1 例行水压试验

水压试验时，压力缓慢上升到规定的试验压力1.64 MPa后，保压10 min，以对所有焊接接头和连接部位进行检查。检查过程中未发现渗漏以及明显可见的变形，试验过程无异常响声，水压检测合格。

3.2 气密试验

采用清洗剂对压力容器进行清洗，清洗后的压力容器进入烘干炉烘干，充入0.5 MPa气体，保压36 h后检测，侧壁弧板补焊处无漏气点。

3.3 爆破试验

焊缝爆破后的破坏情况如图8所示。爆破试验在实际试验过程中每升高1 MPa，保压30 min后继续升压，压力升至2 MPa用时10 min。保压30 min后，从2 MPa升至3 MPa用时17 min，保压30 min，此时容器没有渗漏和异常响声。继续加压，压力表变化缓慢，压力升至3.4 MPa时容器侧壁开孔封焊处焊缝发生爆裂。经仔细观察，开焊位置处母材筒体严重凸起变形，焊缝断口均熔合良好；未开焊的平焊和立焊处盖板母材筒体变形均匀，未出现母材局部凸起的现象。

图8 焊缝爆破处破坏情况

4 结 论

（1）从筒体开孔、盖板焊接、检测过程3个方面整体介绍了5754-O铝合金无缝管的开孔封焊工艺过程，焊缝性能试验结果表明，采用的焊接工艺可以保证焊接质量。

（2）整体容器的爆破试验显示了开孔封焊处爆破后的破坏特征，同时表明开孔封焊的5754-O铝合金无缝管压力容器的最大承载压力为3.4 MPa。

（3）本研究制定的工艺方案对管道开孔封焊、管道检修等工况有一定的借鉴作用。

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5754-O Aluminum Alloy Seamless Pipe Hole Sealing Performance Research

JIA Baoli1，WU Junfeng1，MAO Hui2，LI Pan1
（1.New Northeast Electric Group High Voltage Switchgear Co.,Ltd.,Shenyang 110027,China；2.Shenyang Zhongchen Steel Structure Engineering Co.,Ltd.,Shenyang 110141,China）

TG146.2

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.04.003

2017－02－03

编辑：黄蔚莉

贾宝丽（1983—），女，汉族，辽宁沈阳人，工程师，硕士，主要从事铝合金低压压力容器焊接工艺研究工作。