5754-O鋁合金無縫管開孔封焊性能的研究

賈寶麗，吳俊峰，毛 輝，李 攀

（1.新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)設(shè)備有限公司，沈陽110027；2.沈陽中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司，沈陽110141）

5754-O鋁合金無縫管開孔封焊性能的研究

賈寶麗1，吳俊峰1，毛 輝2，李 攀1

（1.新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)設(shè)備有限公司，沈陽110027；2.沈陽中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司，沈陽110141）

為了保證不可更換服役管道的修補(bǔ)質(zhì)量，針對5754-O鋁合金無縫管管道提出了開孔封焊修補(bǔ)工藝，對全位置焊接條件下鋁制筒體的氬弧焊接工藝進(jìn)行了研究和焊接試驗(yàn)，并對焊接后的焊縫以及筒體進(jìn)行了性能試驗(yàn)。封焊焊縫的滲透試驗(yàn)顯示焊口均一次合格，整體容器的爆破試驗(yàn)顯示了開孔封焊處爆破后的破壞特征，同時(shí)得出經(jīng)過開孔封焊修補(bǔ)的5754-O鋁合金無縫管壓力容器的最大承載壓力為3.4 MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，制定的開孔封焊工藝方案完全可以保證焊接質(zhì)量。

鋁合金；無縫管；開孔封焊；性能檢測

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

目前鋁合金無縫管在鋁合金壓力容器制造行業(yè)應(yīng)用廣泛，主要用于氣體液體的輸送和存貯，鑒于不可更換管道的補(bǔ)修隱患，筆者對5754-O鋁合金無縫管筒體開孔封焊后的焊接性能進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，焊接過程是對鋁合金材料進(jìn)行全位置氬弧焊接，從立焊、側(cè)焊、水平焊3種不同的焊接方式對5754-O筒體開孔封焊的工藝過程和性能進(jìn)行了試驗(yàn)，得出開孔封焊后焊縫的外觀形態(tài)以及內(nèi)在質(zhì)量，同時(shí)給出了開孔封焊焊接方法和開孔封焊后無縫管的極限耐壓力值。

1 5754-O鋁制筒體開孔封焊試驗(yàn)

針對10 mm壁厚5754-O鋁制筒體的全位置氬弧焊接工藝試驗(yàn)，制訂了開孔封焊工藝方案，并確定了焊接操作方法。

1.1 無縫管開孔

使用銑刨機(jī)進(jìn)行切割開孔，打磨清理附近焊接部位，刮出金屬色。刮面必須順滑，不能有汗液、毛刺、灰塵、金屬顆粒等，以保證焊接質(zhì)量。處理后的孔口及封蓋焊接部位如圖1所示。

圖1 拋光后的孔口及封蓋焊接部位

1.2 蓋板清理

封焊蓋板外形呈正方形，蓋板面弧度同管道外殼弧度一致，不能有90°尖角。對蓋板邊緣進(jìn)行打磨，將蓋板內(nèi)面用吸塵器或酒精棉清理干凈，刨光面不能有汗液、毛刺、灰塵、金屬顆粒等，以保證焊接質(zhì)量，打磨處理后的蓋板邊緣干凈、光滑，如圖2所示。

圖2 打磨拋光后的蓋板邊緣

1.3 蓋板預(yù)固定

用綁帶環(huán)形扎住新蓋板和管道周界的管壁，使其充分貼合，形狀一致，以便焊接，環(huán)形綁扎后的蓋板和管壁如圖3所示。

圖3 被綁帶環(huán)形扎住的新蓋板和管道周界的管壁

1.4 蓋板點(diǎn)焊

在蓋板左、右、下三邊各焊接4個點(diǎn)，取下綁帶，并用鋼絲刷將焊渣清理干凈，點(diǎn)焊位置如圖4所示。

圖4 蓋板邊緣點(diǎn)焊位置

1.5 蓋板整體焊接

按照左、右、下、上的順序沿著蓋板邊緣使用ER5356型號鋁合金焊絲進(jìn)行第一遍施焊，要求滿焊，無漏焊虛焊，焊接完成后用鋼絲刷將焊渣清理干凈，準(zhǔn)備進(jìn)行第二遍焊接。第二遍焊接前先在蓋板四角加強(qiáng)焊接一次，然后按照右、左、上、下的順序沿著蓋板邊緣焊接，要求滿焊，無漏焊虛焊，焊接完成后用鋼絲刷將焊渣清理干凈，具體焊接參數(shù)見表1。

表1 蓋板焊接參數(shù)

實(shí)際焊接過程中先后進(jìn)行水平、側(cè)位、立向等3個位置的開孔和焊接，焊接位置如圖5所示。

圖5 蓋板水平、側(cè)位、立向位置焊接

2 封焊焊縫性能檢測

2.1 滲透檢測

對實(shí)際焊接后的蓋板焊縫進(jìn)行滲透檢測試驗(yàn)，探傷結(jié)果是3個封焊焊口均一次合格。

2.2 X光無損檢測

分別對蓋板立焊、側(cè)焊、水平焊焊縫進(jìn)行X光無損檢測，檢測結(jié)果見圖6。

圖6 蓋板焊縫X光無損檢測結(jié)果

3 焊接修復(fù)的5754-O鋁制壓力容器性能檢測

采用強(qiáng)度規(guī)格相近的鑄造法蘭與封焊修復(fù)后的5754-O鋁制筒體進(jìn)行焊接后，構(gòu)成完整容器，如圖7所示。然后對該容器進(jìn)行整體的例行水壓、氣密和爆破試驗(yàn)。

圖7 筒體兩側(cè)鉚焊法蘭后的完整容器

3.1 例行水壓試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)時(shí)，壓力緩慢上升到規(guī)定的試驗(yàn)壓力1.64 MPa后，保壓10 min，以對所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。檢查過程中未發(fā)現(xiàn)滲漏以及明顯可見的變形，試驗(yàn)過程無異常響聲，水壓檢測合格。

3.2 氣密試驗(yàn)

采用清洗劑對壓力容器進(jìn)行清洗，清洗后的壓力容器進(jìn)入烘干爐烘干，充入0.5 MPa氣體，保壓36 h后檢測，側(cè)壁弧板補(bǔ)焊處無漏氣點(diǎn)。

3.3 爆破試驗(yàn)

焊縫爆破后的破壞情況如圖8所示。爆破試驗(yàn)在實(shí)際試驗(yàn)過程中每升高1 MPa，保壓30 min后繼續(xù)升壓，壓力升至2 MPa用時(shí)10 min。保壓30 min后，從2 MPa升至3 MPa用時(shí)17 min，保壓30 min，此時(shí)容器沒有滲漏和異常響聲。繼續(xù)加壓，壓力表變化緩慢，壓力升至3.4 MPa時(shí)容器側(cè)壁開孔封焊處焊縫發(fā)生爆裂。經(jīng)仔細(xì)觀察，開焊位置處母材筒體嚴(yán)重凸起變形，焊縫斷口均熔合良好；未開焊的平焊和立焊處蓋板母材筒體變形均勻，未出現(xiàn)母材局部凸起的現(xiàn)象。

圖8 焊縫爆破處破壞情況

4 結(jié) 論

（1）從筒體開孔、蓋板焊接、檢測過程3個方面整體介紹了5754-O鋁合金無縫管的開孔封焊工藝過程，焊縫性能試驗(yàn)結(jié)果表明，采用的焊接工藝可以保證焊接質(zhì)量。

（2）整體容器的爆破試驗(yàn)顯示了開孔封焊處爆破后的破壞特征，同時(shí)表明開孔封焊的5754-O鋁合金無縫管壓力容器的最大承載壓力為3.4 MPa。

（3）本研究制定的工藝方案對管道開孔封焊、管道檢修等工況有一定的借鑒作用。

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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

編輯：黃蔚莉

賈寶麗（1983—），女，漢族，遼寧沈陽人，工程師，碩士，主要從事鋁合金低壓壓力容器焊接工藝研究工作。