铝合金导电管焊接缺陷及解决措施

2020-09-10李博强贾昕宇谭茜茜雷强

电焊机 2020年1期

关键词：焊接缺陷焊接工艺

李博强　贾昕宇　谭茜茜　雷强

摘要：对铝合金导电管焊接接头进行X射线检测组织分析，发现接头中出现气孔、夹渣、未熔合及未焊透等缺陷。详细分析接头缺陷的产生原因，通过优化坡口结构、焊接方法、调整焊枪位置及焊接参数，消除了导电管焊接接头出现的缺陷。

关键词：铝合金导电管;焊接缺陷;X射线检测;焊接工艺

中图分类号：TG457.14 文献标志码：A 文章编号：1001-2303（2020）01-0114-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.01.22

0 前言

近年来随着电力行业超高压、特高压输电设备的应用与生产，对开关设备的要求日渐苛刻。特高压开关设备导电管为6系列铝合金，比强度和比刚度高，易于成型，具有良好的抗蚀性和可焊性[1-2]。但是铝合金强的氧化能力、热膨胀系数导致其在焊接过程容易形成气孔、夹渣、未熔合及未焊透缺陷[3-5];由于高压开关导电管结构的特殊性，焊缝根部采用锁底结构难以清理熔透，也容易出现未熔合及未焊透缺陷;此外，导电管材料壁厚大，采用MIG多道焊焊接工艺，焊接过程容易出现气孔、夹杂缺陷[6-9]。本文通过优化坡口结构及焊接工艺，有效地解决了导电管焊缝气孔、夹杂、未熔合及未焊透等缺陷。

1 存在的问题

1.1 导电管材料及方法

导电管材料为壁厚15 mm的6063-T6铝管和6A02-H112铝棒，选用LAW 520W ESAB焊机。采用自动MIG焊，焊后对导电管棒进行机加工，表面粗糙度6.3 μm。坡口形式如图1所示，采用锁底接头，V型坡口角度60°，焊接材料采用进口的SAl5356焊丝，焊丝直径φ1.6 mm，焊枪在平焊位置施焊。焊接参数如表1所示，机械加工后导电管如图2所示。

1.2 导电管X射线检测

导电管焊接完成后对表面进行机械加工，表面粗糙度为6.3 μm，并对焊缝部位进行X射线探伤检测。探伤照片如图3所示，焊缝部位存在未熔合及未焊透现象，并超出国标GB/T 22087-2008《铝及铝合金的弧焊接头缺欠质量分级指南》D级标准。1.3 焊缝金相检测

为了更详细地观察焊缝内部缺陷，对导电管进行横向剖切，接头金相组织如图4所示，存在根部未焊透、气孔、未熔合等缺陷。

1.4 缺陷原因分析

从铝合金物理性能上看，导热性强、线膨胀系数大，必须采用能量集中的热源才能保证熔合良好。从化学性质上看，铝合金表面极易形成难熔的氧化膜，不仅会造成焊缝夹杂物，而且因吸附大量水分可促使焊缝产生气孔。从焊接工艺上看，由于坡口形式为V型，坡口间隙小，焊接工艺不当时不能很好地熔合坡口面。从坡口设计上看，由于坡口根部未留有间隙，导致根部出现一定的未熔合现象。

2 导电管焊接工艺改进

2.1 工艺方法

采用锁底接头形式，U型坡口角度30°，根部预留2 mm间隙，钝边预留1.5 mm，如图5所示，焊枪偏离水平位置10°，上坡施焊并摆动焊枪。焊接示意如图6所示，焊接参数如表2所示。

2.2 焊缝金相检测

对导电管进行横向剖切，焊缝金相组织如图7所示。由图7可知，焊接接头根部熔合良好，焊缝组织致密，焊缝填充区无气孔产生。

2.3 导电管渗透检测

基于以上工艺改进对导电管焊缝进行机加工后如图8所示，接头无缝隙。为了更好地观察焊缝熔合情况，对导体表面及内部焊缝进行着色探伤，标准按照JB/T 4730.5-2005《承压设备无损检测第5部分：渗透检测》执行，发现焊接接头良好，如图9所示。焊接质量符合国标GB/T 22087-2008《铝及铝合金的弧焊接头缺欠质量分级指南》D级标准。

3 结论

（1）对于锁底接头结构导电管，焊接方法、坡口形式、根部间隙、钝边等直接影响焊缝质量。

（2）通过焊接参数调整、焊接位置偏离水平位置10°的上坡焊并摆动焊枪对于消除焊接导电管的焊缝气孔具有良好作用。

（3）通过改变坡口形式以及减薄钝边能够有效消除焊缝未焊透及未熔合。

参考文献：

[1] 张文明，张茂增，柏久阳. 铝合金焊接新技术[J]. 电焊机，2013，43（9）：78-80.

[2] 孙玉娟，宋永伦，马云龙. 2219铝合金焊缝的气孔量及其对性能的影响[J]. 电焊机，2015，45（7）：84-87.

[3] 周振丰. 金属熔焊原理及工艺[M]. 北京：机械工业出版社，1981.

[4] 李博强，贾昕宇，雷强，等. 厚板铝合金MIG+TIG双枪焊接工艺[J].焊接，2016（9）：59-61.

[5] 许芙蓉，姚滔，杨立軍. 双丝脉冲MIG焊的工艺特点与试验分析[J]. 自动化与仪器仪表，2012（6）：183-185.

[6] 司子华，张明新. 2219铝合金厚板MIG焊的工艺研究[J].航天制造技术，2009（12）：33-34.

[7] 蒋应田. 铝及铝合金焊接方法的概述与选择原则[J]. 电焊机，2015，2（45）：115-121.