鋁合金殼體端法蘭角焊縫TIG焊打底MIG焊填充蓋面氣密性研究

姜文博等

摘 要：作為氣體絕緣件數(shù)封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備[以下簡(jiǎn)稱(chēng)GIS（Gas Insulated Switchgear）]鋁合金殼體的制造廠家來(lái)說(shuō)，氣密性是衡量GIS產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一，也是衡量殼體焊接質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，為進(jìn)一步提高GIS鋁合金殼體端法蘭角環(huán)縫的焊接質(zhì)量，文章針對(duì)端法蘭角環(huán)縫漏氣的原因進(jìn)行分析，并對(duì)鋁合金筒體端法蘭角環(huán)縫焊接方法：TIG焊打底、MIG焊填充和蓋面的焊接可行性進(jìn)行闡述，盡而提高鋁殼體端法蘭角環(huán)縫的氣密性。

關(guān)鍵詞：GIS；鋁合金殼體；角環(huán)縫；氣密性；TIG；MIG

前言

當(dāng)前，GIS鋁合金殼體端法蘭傳統(tǒng)的焊接方法為：MIG打底、填充、蓋面和TIG重熔焊接工藝。這種焊接方法雖然焊腳尺寸和外觀質(zhì)量能滿足產(chǎn)品需求，但是由于MIG焊的特點(diǎn)（焊接過(guò)程中易產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷），在制造過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)筒體角環(huán)縫內(nèi)部存在未焊透、未融合、夾渣等缺陷，這些問(wèn)題一定程度上影響焊縫質(zhì)量，存在漏氣隱患，見(jiàn)圖1。

為解決上述問(wèn)題對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，盡量消除其質(zhì)量隱患，我們嘗試通過(guò)焊前保持焊縫清潔、焊前輔助預(yù)熱（見(jiàn)圖2）等措施盡量消除焊接缺陷。

通過(guò)采取上述措施，雖然在一定程度上緩解MIG焊對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，但是存在如下問(wèn)題：（1）需要額外增加一套加熱設(shè)施，無(wú)形增加制造成本；（2）操作者的勞動(dòng)量額外增加；（3）無(wú)法從根本上消除MIG焊的固有缺陷。

1 TIG打底焊原理

TIG焊是在惰性保護(hù)氣體（Ar2）環(huán)境下，使鎢電極和母材間產(chǎn)生電弧，使母材以及添加焊材熔融、焊接的方法[1]，在焊接過(guò)程中，待母材熔化后再添加焊絲進(jìn)行熔焊，這樣就避免了工件母材與焊縫不能很好熔合的情況，由于TIG焊的焊接速度較慢，我們?cè)O(shè)想在端法蘭角環(huán)縫打底焊過(guò)程中采用TIG焊進(jìn)行焊接，這樣就能夠清楚的觀察熔池的狀況，這樣就能避免焊縫根部出現(xiàn)缺陷。

2 技術(shù)方案

（1）焊接試件的準(zhǔn)備（表1）。（2）投制實(shí)驗(yàn)焊件的主筒體的材質(zhì)為5052-H112，具體的化學(xué)如下（詳見(jiàn)表2）。（3）所選焊接材料為ER5356，焊絲直徑φ1.6mm，具體化學(xué)成分如下（詳見(jiàn)表3）。（4）焊接方法：外角環(huán)縫外縫TIG打底（少量送絲），MIG填充、蓋面，外角環(huán)縫TIG焊，其中TIG打底焊接工藝參數(shù)如下（詳見(jiàn)表4）。由于TIG打底的時(shí)候焊接速度較慢，可以通過(guò)焊帽清晰的觀察到焊縫熔池的狀態(tài)，待主筒體與端法蘭根部都熔化后，再添加焊絲，這樣就避免了焊縫根部產(chǎn)生不必要的缺陷。（5）觀察焊縫內(nèi)部組織。我們將所焊試件焊縫處進(jìn)行剖析，觀察焊縫內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如圖3所示：

焊縫內(nèi)部未發(fā)生有裂紋、未焊透的缺陷。

（6）焊接工藝評(píng)定。試件按JB/T4734-2002進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果合格（表5）：

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）根據(jù)JB/T4734-2002附錄焊接工藝評(píng)定的要求，對(duì)10mm厚鋁板5052焊接試件的對(duì)接環(huán)縫進(jìn)行機(jī)械性試驗(yàn)，達(dá)到要求，拉伸、彎曲試驗(yàn)均合格。（2）鋁合金殼體端法蘭角環(huán)縫采用TIG打底、MIG填充、蓋面的焊接方法焊接后角環(huán)縫焊縫內(nèi)部無(wú)未焊透、裂紋的缺陷，焊接質(zhì)量良好，可有效的降低GIS鋁合金殼體端法蘭角環(huán)縫的漏氣率。

參考文獻(xiàn)

[1]潘際鑾，郭世康，王其隆.焊接手冊(cè)（第一卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，100-101+151-152.

作者簡(jiǎn)介：姜文博（1987-），男，2009年7月畢業(yè)于河南科技大學(xué)材料成形及控制過(guò)程專(zhuān)業(yè)，本科，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)從事鋁筒體焊接方面的制造及研究工作。