空分冷箱中铝合金管道的焊接及无损检测
焊接及无损检测技术方案
焊接及无损检测技术方案本工程既有储罐容器的制造安装，又有各种类型管道的安装施工。
针对本工程的特点，必须制定切实可行的焊接工艺来覆盖所有的焊接施工工作。
其中立式储罐共有4台，板材为Q235-B钢板，其他辅助材料（如包边角钢、补强圈、平台梯子等）主要为Q235钢。
依据设计及应用情况，工艺配管选用材质：20#钢管。
本工程的焊接管材主要是20#钢钢管。
为确保工程的焊接质量，结合设计及有关施工规范特制定如下焊接施工方案。
一、焊接方法选择1、储罐制造的焊接：全部采用手工电弧焊工艺2、20#钢管材的工艺管线焊接工艺：除设计图纸有特殊要求外，所有工艺管道的焊接采用手工电弧焊工艺，对于本工程中的储罐，由于所用钢板材质为Q235-B，可焊性与20#钢相同，故如果完成了管材的焊接工艺评定，同样也适用于储罐的板材的焊接施工，反之依然。
板-板的焊接工艺评定实验项目较多，综合成本较高等，所以我们确定做管-管的焊接工艺评定来覆盖所有手工焊接工艺评定。
以上所述手工电弧焊均为手工电弧上向焊，焊接位置采用6G位置。
二、焊接材料选择根据设计图、GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》、JB4708-20《钢制压力容器焊接工艺评定》以及其他有关标准规范推荐的成熟焊接工艺，确定采用的焊接材料见表1,设计图纸有特殊要求的按照设计图纸执行：表1焊接材料选用表根据设计蓝图和相关标准规范的要求，在确保工程质量和工期的前提下，确定了如下焊接方法：三、焊接工艺评定（WPQT）1、工程焊接前，根据GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》以及JB4708-20《钢制压力容器焊接工艺评定》的要求，进行焊接工艺评定试验，进而编制焊接工艺规程（WPS）上报业主审批。
现根据管道材质、壁厚、管径范围等条件确定该工程所需进行的焊接工艺评定项目。
2、工程中若出现其它钢材或异种钢焊接情况，另行编制焊接工艺规程。
3、管材焊接时每种工艺试验采用6G位置即斜45.固定位置。
铝及铝合金焊接的缺陷与检验(doc 7页)
第五节：铝及铝合金焊接缺陷与检验铝及铝合金焊接时，由于其特殊的物理和化学特性以及焊接过程操作的难度，容易出现焊接缺陷。
作为焊工，必须了解焊接缺陷产生的原因，掌握防止和消除焊接缺陷的对策和方法，才能实现保证焊接质量、制造优良焊件的目的。
相比钢铁的焊接，铝及铝合金焊接缺陷也存在同样多的种类，导致缺陷产生的原因也更复杂。
铝及铝合金焊接缺陷主要为未熔合、气孔、下塌、热裂纹、夹杂等。
一、未熔合1.导致产生未熔合的原因未熔合通常表现为焊丝熔化、母材未熔化或是同一焊缝上一侧母材熔化、另一侧母材未熔化而形成的焊接接头。
铝及铝合金的导热系数大，约是钢的2～3倍；其比热也很大。
这样，要使铝及铝合金接头熔化后焊到一起，必须使用能量集中、功率大的热源。
在焊接方法确定的条件下，结构的形状、尺寸、位置、表面状态的差异，以及焊工操作的熟练程度都可以产生未熔合的缺陷。
未熔合的产生与焊件的坡口形状和焊接规范有很大关系。
尤其当采用MIG 焊进行厚板多层焊时，常常会在图2-5-1所示的部位产生未熔合，即：图2-5-1 MIG多层焊时易产生未熔合的典型情况a一坡口侧面的未熔合b一清根后的焊道根部未熔合（1）在焊根或第二层焊道以下的坡口面上，由于焊接规范的变化而产生未熔合。
（2）清根处理后在封底焊的根部焊道金属中产生未熔合。
焊接规范对产生未熔合的影响，首先取决于焊件的坡口根部形状和尺寸，焊接电流的影响也很大。
通过对厚度为50 mm的板材在不同大小坡口根部半径和焊接电流下产生未熔合的影响的研究可知：未熔合随坡口根部半径和焊接电流的增大而减小。
U形坡口比V形坡口产生未熔合的可能性要小，横焊时的实测结果是这样，立焊时也可以得到同样的结果。
电弧电压对产生未熔合的影响没有焊接电流和坡口根部半径变化对其的影响那么明显。
焊接电流对焊缝熔深的影响非常直接，熔深随坡口根部半径和焊接电流的增大而增大。
通过用断面检验法我们掌握了未熔合与熔深的关系。
当熔深小于1 mm时，很容易产生未熔合；当熔深大于l mm时，则不产生未熔合。
浅析冷箱铝合金管道的焊接
浅析冷箱铝合金管道的焊接摘要：空分冷箱内铝合金管道对接接头的焊接质量决定了冷箱及设备的安全运行，本文结合空分铝合金管道焊接中常见的缺陷特点，简述铝合金管道焊接缺陷的产生和预防措施，编制合理的焊接工艺，介绍铝合金管道焊接过程中注意的事项、常见的焊接缺陷和工艺方法。
关键词：铝合金管道焊接缺陷焊接工艺前言：空分冷箱是超低温设备（约-196℃），冷箱内需要大量铝合金管道安装及焊接，由于铝合金管道组对结构复杂，对焊接工作造成一定的难度。
因此，应该在工作中寻找更好的焊接及工艺方法。
一、铝合金管道铝合金材料在现在工业中应用十分广泛，尤其在空分冷箱分离装置中，它是一种较常用的工艺管材。
由于铝合金材料本身的特点以及空分装置生产工艺的特殊性。
使其在脱脂加工，组装、焊接，探伤等工艺和要求与一般碳钢材料不同。
铝合金材料特性：铝合金管主要化学成份：含Mg为2.0﹪-2.8﹪，含Mn为0.4﹪-1.5﹪，其余为Al。
机械性能：在热轧状态下，其抗拉强度不小于226Mpa,熔点均为650℃，熔化时无颜色变化。
铝是银白色的轻金属，具有良好的塑性、较高的导电性和导热性，同时还具有抗氧化和抗介质腐蚀的能力。
铝比钢的比热大两倍，导热性能约大三倍，即升高同样的温度需要的热量较多，而散失热量较快。
铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低机械性能和耐蚀性。
因此，铝合金管道焊接与其他材质相比，具有特殊性和难控制性，焊接操作难于掌握。
二、焊接缺陷及特点合金管道焊接常见的缺陷有气孔、未焊透、裂纹、内凹、烧损。
1、气孔铝及铝合金的焊接气孔主要是氢气孔。
铝在液态时能大量吸收和溶解氢，在熔融状态下溶解度为0．0069ml／g，而高温凝固状态下为0．00036ml／g，前后相差近20倍。
铝的导热系数很大，在相同焊接工艺条件下，其冷却速度为钢的4-7倍，使金属结晶加快，焊接熔池在快速冷却过程中，氢的溶解度急剧下降，此时析出大量过饱和气体，氢气来不及选出在焊缝金属中形成气孔。
空分管道焊接要求
一、焊接概况及执行的相关标准8000 Nm3/h空分装置的设备和管道大部分属于压力容器和压力管道范畴，冷箱内主要材质为铝镁、与铝镁锰合金（LF2、LF4），冷箱外主要材质为碳钢（20#）、不锈钢（1Cr18Ni9Ti）。
每种材料的厚度为3-12mm。
而且铝母材在服役过程中压力比较低但温度却为-173℃以下。
不锈钢材质在服役过程中压力为1.6MPa，相对以往工程来说，其中优以铝的焊接难度大，质量要求高，我们必须严格按照国家有关标准和设计图纸的要求进行施焊，以确保焊接质量。
焊接施工中应遵守以下标准或规范：1.《压力容器安全监察规程》2.《锅炉压力容器焊工考试规程》3.《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）4.《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》（JBJ30-96）5. 杭氧标准《铝制空分设备管道安装焊接技术条件》（HTA5411-90）6.《压力容器无损检测》（JB4730-94）二、对焊工和无损检测人员的要求1. 参加本工程施焊的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》的要求进行培训和考核，并取得相应项目的合格证；焊工所承担的焊接项目必须与考试合格项目相符。
2. 参加本工程无损探伤的检测人员必须具备劳动部门签发的无损检测（RT、PT）Ⅱ级资格证书，并承担相应合格项目的检测工作。
三、对焊接材料及辅材的要求1. 铝氩弧焊丝必须具有制造厂的出厂合格证，并按规定做好标识，在干燥条件下分类存放，做到随用随领，以免用错。
2. 电焊条也须具有制造厂的出厂合格证并经过规定的温度烘干后（J422，A132，焊条烘干温度为150℃~200℃，恒温时间1~2小时），存放在保温筒内，随用随取。
电焊条外观应无药皮脱落，锈蚀等现象。
3. 氩弧焊使用的氩气纯度不得低于99.99%。
四、对焊接、探伤设备的要求1. 焊机上的电流表、电压表、气体流量计等须经计量部门检验合格后方可使用。
2. 各类焊机必须在正常的情况下方可使用，决不允许带病作业。
空分装置冷箱内铝镁合金管道焊接质量的控制
空分装置冷箱内铝镁合金管道焊接质量的控制摘要：由于工艺、温度、材料特性等因素的要求，空分装置冷箱内的精馏塔、粗氩塔及管道多采用镁铝合金。
这就导致铝镁合金在冷箱中大量焊接，焊接难度大，作业空间小，坡口形式复杂，施工时间跨度大等因素。
本文对空分设备冷箱铝镁合金管的焊接质量控制进行了研究，重点分析了空分装置铝镁合金焊接的一些预防措施、问题及处理方法。
关键词：空分装置冷箱；铝镁合金；管道焊接；质量控制1铝镁合金的焊接特点分析一般来说，铝镁合金的导热系数和比热是钢的两倍以上，线膨胀系数是钢的近两倍，凝固过程中的收缩率是铁的两倍。
铝镁合金的这些特点，使铝镁合金的焊接过程中，要进行适当的预热，同时采用中能量、大功率的焊接设备，以使其具有较大的焊接能量，保证焊接质量。
在铝镁合金表面很容易形成难熔的氧化铝膜。
其熔点为2050℃，远高于铝镁合金的656℃。
它严重阻碍了母材和焊料的良好熔合。
如果在焊接过程中不清理，很容易在焊缝金属中产生气孔。
由于Alcoa合金在高温下强度和塑性会明显降低，容易产生缺陷，其物理性能也没有明显的由固态到液态的变化，因此在焊接工作中很难掌握温度，因此很有必要控制好焊接操作。
而且，镁的沸点很低，温度高时容易蒸发。
如果焊接时间过长，焊缝中的镁含量会显著降低，导致焊缝的力学性能下降。
2空分装置冷箱内美铝合金管道施工工艺控制2.1焊接材料的选择2.1.1焊接材料选择由于镁在焊接过程中易挥发，焊丝中的镁含量高于母材中的镁含量，因此应加强对焊材的管理，防止误用焊丝。
焊丝直径必须严格控制，焊接工艺评定、焊接工艺规程和焊接层数，避免焊接应力大、裂纹、气孔等缺陷。
使用焊丝前，应清除表面油污和氧化膜用丙酮等有机溶剂去除油污，用机械方法去除氧化膜。
用不锈钢丝刷（定期脱脂）或干净的油砂纸擦洗焊丝表面。
焊丝应在处理合格后8小时内进行焊接。
2.1.2氩气的选择氩气纯度不低于99.99%，氮气含量不超过0.105%，氧气含量不超过0.0031%。
冷箱管道施工方案
目录1。
0 工程概况 (1)2.0 工程特点 (1)3。
0 编制依据 (1)4。
0 施工原则和施工步骤 (2)5.0 管线及管配件的检验 (2)6.0 管道的预制安装 (3)7.0 安装、焊接质量控制 (9)8。
0 HSE管理措施 (10)9。
0 动力组织安排 (12)10。
0 施工机具和手段用料 (13)11。
0 施工进度计划 (15)1。
0 工程概况中石化安庆分公司化肥油改煤工程中空分装置的冷箱系统，根据安庆石化统一安排,将于2008年12月底停工检修，本装置改造由杭州杭氧股份有限公司设计并提供材料,其中部分不锈钢、铝镁管道需要修改。
工程由安徽万纬工程管理有限责任公司监理，二公司负责施工.本次检修工艺管道主要有LF2、0Cr18Ni9两种材质，LF2焊接量约1500英寸,0Cr18Ni9焊接量约500英寸。
主要是在冷箱内对原有管道切割后改变走向，同时配合杭氧下塔改造时所需要的管线拆除、恢复工作，管道施工工期预计约为60天。
2。
0 工程特点2.1 以铝镁合金为主:数量多、口径大、焊接时须加垫圈垫板、焊接要求高、难度大。
2.2 作业空间小：在箱体内安装作业面狭小，设备和管线分布密集、给施工、检验、架子搭设等带来很多困难。
2.3 高度高：冷箱顶部高63米，给设备、材料、机具的运输吊装带来较大难度. 2。
4 成品防护要求高:所有铝镁材料表面不得被电弧擦伤、被油污染，所有施工机具、量具、仪表等及施工场地、作业人员、劳动防护用品禁止有油脂,并避免与碳钢类管道接触。
因此要求施工时加强对已安装的管道、设备防护工作。
2.5 工序复杂:管道及组成件，阀门焊接前需脱脂处理,所有管需酸洗钝花处理，焊丝在使用前需脱脂钝化处理.2。
6 人员资格要求高：由于铝镁焊接要求的特殊性，需特殊培训考试合格后方可上岗,同时对管工、架子工、探伤工也有更高要求。
3。
0 编制依据3。
1 杭氧提供的施工图纸。
3.2 安庆石化48000空分装置改造对接会议纪要。
浅谈空分冷箱内配管安装控制要点
浅谈空分冷箱内配管安装控制要点摘要：本文主要对空分机械设备的特点、冷箱内配管安装控制的要点进行了探讨，仅供参考。
关键词：空分冷箱；配管安装；控制要点；引言空分装置冷箱内管道安装作业空间狭小，是空分安装的关键和难点，其安装质量直接决定空分装置施工的成败。
不论是业主监督管理过程还是施工单位具体施工过程，都应该在施工前仔细阅读厂家提供的安装文件、图纸、技术说明及检试验计划等。
一、空分机械设备的特点空分设备中最主要的是空分塔（又称空分分馏塔或冷箱）。
操作温度在-50℃―-198℃度左右。
为了防止外部热量从周围环境入侵、减少冷量损失，必须将低温下工作的冷箱内设备管道、阀门、管件等在密闭容器内（冷箱）填充热导率较低的膨胀珍珠岩（珠光砂）。
矿渣棉及玻璃纤维等绝热材料加以绝热。
为了减少冷损、提高保冷效果，可在冷箱内充490-980Pa干氮气。
空气中的乙炔和碳氢化合物等杂质进入空分设备，积聚到一定程度会引起设备爆作，影响正常的运行和安全生产。
因此必须根据各类设备特点，采用不同的净化方法予以消除。
空气中的水分、二氧化碳等杂质进入空分设备，需设置加温系统对设备定期进行全面加温处理。
空分设备在低温环境下工作，低温设备对材料的要求是在低温下具有足够的强度、韧性和良好的焊接加工性能等。
低温韧性材料在低温下易发生脆性破坏，因此设计上常用低温韧性较好的黄铜、紫铜、铝合金、铝镁合金、不锈钢等材料制造深冷设备。
其中铝镁合金、不锈钢材料较为广泛用于深冷设备中。
二、管道预制管道预制是冷箱配管安装的第一道工序，如果此阶段出现问题，将很难在安装过程中得到修正。
管道预制前，应首先划分管段，其次编制焊缝编号并在管段标明管线号和焊缝编号。
所有管道采用机械开孔（包括三通口和一次仪表孔），坡口的制作必须在地面完成。
不锈钢管要采用砂轮切割，铝管道采用圆盘锯切割。
切口应保证平整光滑、无毛刺，严禁在管道安装后进行开孔或打磨坡口，严防杂物进入管道内部，尤其是无法清理的管道。
冷箱内铝合金及管道焊接工艺要求_standard
梅塞尔中国工程规范Project Code of Messer China铝合金及管道焊接工艺要求THE STANDARD OF WELDING PROCEDURE OF ALUMINIUM ALLOY AND PIPELINES编制: 于文盛日期：Made by Wensheng Yu Date校对：日期：Checked by Date批准：日期：Approved by Zhanglong Dai DateCode of Practice 编号( No. ) ：COP-0405 版本 ( Version ) ：A1目的Purpose规范冷箱内铝合金及管道焊接（TIG）工艺操作技术要求及焊接作业指导书的规定。
To standardize the on-site manual of Aluminium Alloy and pipeline in Cool Box.2焊前准备Welding Preparation:2.1焊件坡口形式和尺寸应符合设计和焊接作业指导书的规定,坡口加工表面应进行清理,并达到平整光滑,无毛刺和飞边、垫板及焊丝进行清理。
The shape and the size of the groove of the welding pieces shall be followed the designedrules and welding operative manual. The surface of the groove process shall be cleaned, levelwithout burrs and overlaps, the washer and wires shall also be cleaned.2.2焊件组对中，焊接定位焊缝时，应采用与正式焊接相同的焊丝和焊接工艺并应由合格焊工施焊，定位焊缝的长度，间距和高度宜符合焊接作业指导书，正式焊接前应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时，应及时处理。
空分装置中铝制压力容器制造监督检验要求
空分装置中铝制压力容器制造监督检验要求【摘要】针对空分装置中压力容器由铝和铝合金制造、工作温度是在-153℃以下的低温，铝和铝合金焊接较困难的特点，依据《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》的规定，提出监督检验的具体要求。
【关键词】铝制；压力容器；监督检验；要求一、引言氧气作为钢铁工业、化肥工业及煤化工的重要工业原料，其制取的方法主要是低温法空气分离，低温制氧生产量大，产品多样化且纯度高，节能电耗低。
此法主要是现将空气压缩冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分的沸点（在大气压下氧沸点为-183℃，氮沸点为-196℃）不同，在精馏塔中使气、液接触，进行质、热交换，从而使氧、氮分离。
无论是空气液化或者精馏，都是在-153℃以下的温度条件下进行的。
空分装置冷箱中的压力容器通常为铝制压力容器，这是因为铝及铝合金为面心立方晶体结构，当温度降低时，它们不会发生脆性转变，其强度延性韧度不仅不降低，反而同步提升在低温下具有良好的力学和冲击性能。
现在铝合金的工作温度可达-253℃，同时，铝的热导率比钢大几倍，对于一定的热负荷来说，可以减少所需的传热面积，特别适用低温及超低温容器。
但铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物，形成气孔或裂纹，因此，铝制压力容器的制造和焊接与钢制压力容器相比，具有特殊性和难控制性。
针对以上特点对空分装置冷箱中的铝制压力容器监督检验提出相应的具体要求。
空分装置中的铝制压力容器主要有下塔、冷凝蒸发器、液体量筒、主换热器、膨胀机过滤器、氩塔等，均布置于冷箱内，工作温度在-153℃～-196℃、工作压力0.6MPa以下。
主要材质为铝镁合金，其牌号5083-H112和5052-H112二、监督检验依据《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》及《锅炉压力容器产品安全性能监督检验大纲》对下列项目进行监督检验1.图样审查应提供加盖有压力容器设计单位许可印章的总图和强度计算书等，压力容器的设计总图上的内容应符合TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（简称《固容规》）的3.4.2.2要求。
铝-铝合金管道无垫板(衬环)焊接工艺方法
（5）安装卡具以控制焊接变形，卡具的安装当考虑 在拆除时不应损伤母材。
15°
察间隙后是否充分熔透，达到最佳的迷透状况为宜； （8）焊接过程观察、控制根部焊反面成形状况，适
应调整焊接参数，避免背面焊道出面焊瘤； （9）多层焊接时，层间温度适宜控制在小于 100 摄
氏度，但不应低于预热湿度，并尽量减少焊接层数； （10）施焊过程（双面成形焊），清根彻底； （11）其它：当焊件厚度大于 10mm 时，应进行焊前
预热到 100 摄氏度；当环境温度低于 5 度时，无预热要求 的管件，应在始焊处 100mm 范围内，应预热到 15 摄氏 度起焊；有预热要求的管件，应在坡口两侧各 100mm 范 围内，预热至 100～150 摄氏度。
关键词：COLD BOX；CB；铝管道焊接；无垫板衬环；铝合金管道；铝合金焊接；铝焊接工艺
在空气液化分离深冷技术中，铝合金设备及管道大 量在冷箱内使用，由于铝（镁）合金金属焊接在高温下 低强度和塑性特征，熔池易塌焰与焊穿，普遍采用背部 垫 板（ 即 衬 环 ） 焊， 见 下 图， 作 为 管 道 安 装 焊 接 方 法， 由于管道内加衬环，对于输送富氧介质，存在有如下不 可接受的风险：
（6）焊接过程，施工严格控制焊接电流、焊接电压、 氩气流速、电流大小；
（7）焊丝和喷嘴的运动要求协调配合，送丝速度要 求均匀，送丝速度以焊丝形成熔滴与母材；充分熔合，观
铝 - 铝合金焊接角度
5 焊后处理
（1）充分冷却管道； （2）拆除防变卡具，严禁损伤母材，并打磨平滑； （3）对焊缝表观进行，其要求： ①内壁焊缝内角不容许大于 30°角，余度不宜超过 1mm； ②内壁焊缝不容许存在有飞溅及可视的深度氧化情况； ③内壁焊缝不容许存在有焊瘤现象； ④焊缝表面不容许有裂纹、气孔、夹渣、表面凹陷 的存在； ⑤焊缝咬边深度不容许大于 0.5S，两侧咬边的总长 度不应超过该焊缝全长的 10%，并不大于 100mm。 （4）检测焊缝表观质量； （5）按设计要求实施无损检测； （6）当焊缝存在返修情况时，同一部位返修次数不 应超过二次； （7）焊缝仅在探伤合格后进行表面打磨处理；不容许 打磨的焊缝不得进行打磨处理； （8）做好相关焊接记录工作。
冷箱内工艺管道焊接技术交底 (最终
单位工程编号
施工图图号
单位工程名称
施工单位
分项工程名称
冷箱内工艺管道焊接
施工班组
（工程内容、施工方法、使用材质等）
技术交底主要内容
技
术
交
底
主
要
内
容
一、焊前的准备工作
1、现场设立焊条二级库，有专人看管，库内应装有性能良好的去湿机、通风机、干（湿）温度计及焊条烘烤设备，并挂有产品合格证和校验合格证
10、焊接中宜保持焊把、焊丝、工件部位三者之间的空间位置，焊丝与工件之间10~20°，焊把与工件之间尽量垂直，焊接中一定使焊丝端部始终置于氩气保护之中。
11、焊件组对前应将坡口两侧100mm范围内，清洗干净，以防油物污染到焊件表面。
12、在保证焊透及性能良好情况下，选用小工艺规范短电弧和多层多道焊工艺，层间温度不宜过高。
2、焊条库应建立一套完整的焊条烘烤、发放、回收制度。
3、不同牌号的焊条，同箱烘烤时，应有可靠的隔离措施。、按规定温度烘干后，焊条应存放于恒温箱内备用；焊工领用时，应将焊条存放在焊条保温筒内，且不得超过8h；否则必须重新烘干后方可使用，焊条重复烘烤次数不超过两次。
4、施焊人员下班前，必须将未用完的焊条连同焊条头一并退回焊材库，保管员应将其分别摆放、烘烤，下次优先发放。
2.不锈钢管的焊接
a、坡口两侧100mm范围内，清洗干净，以防油物污染到焊件表面。
b、在保证焊透及性能良好情况下，选用小工艺规范短电弧和多层多道焊工艺，层间温度不宜过高。
c、下雨天气，相对湿度大于90%或手工焊风速大于8m/s、氩弧焊风速大于2m/s或焊件温度低于0℃时，除非采取防护措施（如搭设棚子、预热15℃以上等），否则严禁施焊。
铝制设备及其管道附件的焊接方法
铝制设备及其管道附件的焊接方法【焊接场景】某工程工艺生产设备材质均为5083—H112铝镁合金，焊接全部按《铝制空分设备安装焊接技术要求》HTA5411、《大型空分设备安装技术要求》HTA1107进行。
该工程有主塔、下塔、粗氩塔、精氩塔，板厚有6mm、14mm、18 mm、28mm等几种，其主材均为铝镁合金。
由于设备材质含镁量大于4%，化学活泼性很强，而且导热性强，膨胀系数大，焊接控制不当很容易出现不熔合现象或产生变形和热裂纹；其氧化膜的密度与铝的密度极其接近，焊缝中容易出现夹渣；焊接施工期间，由于环境天气原因，氧化膜，特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜易吸收较多水分，焊丝表面和母材表面氧化膜及空气中的水分在电弧作用下分解出来的氢，被液态金属铝吸收，从而在焊缝中聚集形成焊缝气孔；铝从固体到液体的升温过程中，没有颜色的变化，给焊接时观察母材的熔化、熔合情况带来了困难。
开工前应做充分的准备。
1、焊接准备工作（1）根据设备特点，选用14mm、18mm厚铝板进行试焊。
其壁厚、坡口形式、对口间隙均模拟主塔、粗氩塔对口焊接。
（2）铝板试焊后，及时分析焊接缺陷原因。
针对焊缝夹渣的形成，在连续施焊一遍后及时用机具去除焊件表面氧化膜；针对焊接过程中易产生气孔，采取对焊件升温去除表面水分，施焊前认真清理焊丝；针对焊接过程中易产生裂纹，采取大电流、快速焊接；并结合现场实际情况调整工艺，研究对策，详细规划焊接措施。
（3）做好各种准备工作，如防风、防雨措施；在冷箱内结合设备情况提前搭好适合焊工施焊的架子，做好安全工作；准备各类焊接配合工具，如加热用的火焊枪等；另外根据设备焊接特点，准备了5台逆变交流氩弧焊机，其中1台为备用。
（4）设备庞大、壁厚，焊接工作量极大，应组织相关技术人员、焊工、监管人员、协助人员从技术管理、环境上做好充分准备。
2、焊接工艺技术措施（1）坡口加工设备坡口的施焊位置除精氩塔焊缝外都是横焊（垂直固定坡口），因熔融态铝的流动性大，结合试焊情况通常采取双面V形坡口，如图1所示。
铝合金焊缝应力腐蚀无损检测技术研究
铝合金焊缝应力腐蚀无损检测技术研究本文介绍了铝合金产品应力腐蚀产生的机理，阐述了影响应力腐蚀开裂的主要因素。
讨论服役铝合金产品应力腐蚀裂纹无损检测方法的选择。
通过实验分析表明，采用渗透检测能使缺陷检出率、灵敏度和效率达到最佳检测效果，确保产品质量和使用性能。
标签：应力腐蚀；铝合金焊缝；渗透检测1 前言高强度铝合金由于其耐腐蚀稳定性和良好的焊接性能，广泛应用于国民经济领域和航空航天产品中。
在对某产品返厂检修过程中，发现产品铝合金对接焊缝处发现多处表面开裂现象，对产品的使用性能和安全性造成严重威胁。
由于应力腐蚀具有普遍性和极强的隐蔽性，笔者通过实验对比总结了服役铝合金材料产品焊缝无损检测技术方法的选择及可行性分析。
2 应力腐蚀裂纹产生机理及因素2.1 应力腐蚀裂纹产生机理由于应力腐蚀裂纹的产生过程极其复杂，国内外学者对铝合金材料的应力腐蚀产生机理做了大量研究，虽取得了一定进展，但由于腐蚀裂纹产生的过程复杂，其腐蚀产生的机理也未达成一致，其中氢致破裂和阳极溶解理论较为广大学者接受。
氢致破裂理论认为铝合金材料在腐蚀过程中，受各种应力的影响加上环境因素的作用，在金属表面形成化学或者电化学反应，由于阴极产生氢，一部分氢扩散、吸附进入金属材料导致材料晶格弱化导致应力腐蚀裂纹的产生。
阳极溶解理论则认为高强铝合金的腐蚀机理是电化学的，合金在应力和腐蚀介质相互作用下，使金属表面氧化膜被破坏，而破损处相对其他有膜覆盖的表面来说是阳极，金属原子溶解成为离子，形成带有尖端的裂纹，在尖端附近区域发生塑性变化，加快了阳极溶解，通过电化学反应，最终导致铝合金材料开裂。
2.2 影响应力腐蚀的因素影响铝合金材料应力腐蚀的因素有很多，这些因素有时单一作用有时则共同作用引起应力腐蚀。
任何一种金属材料在特定的腐蚀性介质中，当受到应力作用尤其是受到拉应力的作用时才会发生应力腐蚀开裂，材料和环境是相匹配的，使用环境的改变可能导致明显的应力腐蚀开裂，概括总结影响应力腐蚀的主要因素有环境因素、冶金因素、热处理因素、焊接因素、应力集中因素等。
浅谈铝制空气分离设备的焊接及射线检测
浅谈铝制空气分离设备的焊接及射线检测摘要：通过对焊缝进行射线检测，利用合格底片来判断该焊缝是否达到某种要求，从而对焊缝质量提供有效保证。
关键词：空分设备冷箱射线检测铝制管道焊缝缺陷前言我们在陕西煤化能源有限公司100万吨/年煤基二甲醚一期工程承担的无损检测工作中遇到了一些问题，即对于铝制压力管道的射线检测，对于铝制压力管道射线检测在一些资料中已有精辟的论述，现就我们在对铝制空气分离装置进行射线检测的工作中总结的一些经验和遇到了一些问题谈谈自己的看法。
铝制品从诞生到现在也不足200年的历史，但由于其一系列的优点而得到了迅速的发展和广泛的应用。
铝有质量轻、耐腐蚀、易形成各种合金、加工成型好、导热导电性好、无低温脆性等优点。
其合金甚至发展到了上千种，从1XXX系列到9XXX系列，而我们现场所使用的铝制管道材质为铝镁合金5083-0及5083-H112。
1、铝镁合金管道的焊接在实际无损检测中我们发现铝镁合金管道焊接接头最容易产生的缺陷为氢气孔，射线检测底片上呈现为密集型或链状气孔。
分析其产生原因为，铝镁合金很容易在空气中氧化成高熔点氧化膜，且其氧化膜易吸收较多水分，焊接过程中分解成氢，由于铝在液态时氢的溶解度要比固态时大的多（见图1），而铝镁合金的高导热性（比钢约大三倍）使其焊缝熔腹金属冷却速度极快，不利于气体逸出，从而残留在焊缝中形成气孔。
铝镁合金熔点约为455～602℃，而其表面氧化膜熔点却高达2050℃若熔池冷却速度过快还易残留在焊缝中形成氧化物夹杂。
这就要求我们在焊接时采用较大的焊接线能量。
但铝镁合金中的镁元素沸点较低，易在高温下蒸发烧损。
气体、氧化膜等在焊接过程中得不到分上浮与镁元素的易烧损这两个问题成为其焊接时的一对矛盾。
为了解决这对矛盾我们在采用较高焊接线能量的同时还应兼顾镁元素的烧损而快速焊。
而铝镁合金焊接产生缺陷的最大原因为其表面氧化膜造成，这就要求我们在施焊前对其母材焊缝坡口两侧以及焊丝上的氧化膜进行彻底的清理（可用机械或化学方法），并采用较粗的焊丝。
空分冷箱中铝合金管道焊缝的射线探伤
空分冷箱中铝合金管道焊缝的射线探伤摘要：本文结合制氧空分铝合金管道焊缝的结构特点，简单介绍铝合金管道焊缝的射线探伤方法，并简述铝合金管道焊接中常见的缺陷。
前言：我公司是承建大中型制氧空分装置的专业安装公司，因空分冷箱均为低温（约-196℃）设备，多采用耐低温铝合金材质，由于铝合金管道组对结构复杂，给管道焊接及射线探伤工作带来较大的难度。
因此，应该在实际工作中应选择最佳的射线探伤方法。
一、铝合金管道铝合金材料在现在工业中应用十分广泛，尤其在空分冷箱分离装置中，它是一种较常用的工艺管材。
由于铝合金材料本身的特点以及空分装置生产工艺的特殊性，决定了铝合金管道的脱脂加工、组装、焊接，探伤等工艺和要求都与一般碳钢材料有所不同。
铝合金材料特性：铝合金管主要化学成份：含Mg为2.0﹪-2.8﹪，含Mn为0.4﹪-1.5﹪，其余为Al。
机械性能：在热轧状态下，其抗拉强度不小于226Mpa,熔点均为650℃，熔化时无颜色变化。
二、铝合金管道焊缝组对结构及焊接特点铝合金管道制作安装坡口采用机械加工的方法。
不同壁厚的对接焊应有14°的过渡段，管道焊缝组对应注意以下几点：1）应避免强制组焊，以免焊接产生较大的残余应力。
2）组对焊口管内壁必须对齐，错边量不大于壁厚的10﹪，且不大于2毫米。
3）管口内壁要求光洁，无毛刺，粒屑。
4）管内壁的垫板必须与管壁贴紧。
5）管内壁不加垫板的焊口，要求间隙尽可能为零。
为了保证焊接质量，组对焊口的垫板常采用铝合金垫板内加1.5毫米厚的不锈钢垫板即双垫板结构进行焊接（如图1）。
不锈钢垫板的作用是保证坡口易焊透且又不致于造成铝垫板产生烧穿缺陷.铝合金焊接难度较大，在焊接过程中易产生气孔、未焊透、未熔合，裂纹等缺陷。
铝合金焊接有如下特点：1）铝合金的导热性较好，焊接时散热较快，焊接电流较大易产生气孔。
2）铝管道焊接坡口有污物，焊接时同样容易形成气孔、夹渣和未熔合。
3）铝合金的液体熔池很容易吸收气体，从而形成气孔。
铝镁合金管道焊缝的射线探伤
在不加垫板的焊缝中多为横向裂纹, 对照实物 可发现其多为表面裂纹, 且位于焊缝背面。产生原因 是焊接时在此处停留时间过长, 导致背面焊缝金属 在凝固收缩时被拉裂。 在加垫板的焊缝中多为纵向 裂纹, 大多出现在大口径管的焊缝中, 为强力对口所 致。这种缺陷有时在焊缝中心, 有时也出现在热影响 区。在收弧处常常会出现呈放射状分布的弧坑裂纹, 主要是由于焊接结束或中断时未及时填满弧坑所 致。
6 使用效果
该方法 1998 年用于 4116 冷箱的技术改造以及 2001 年 4111 冷箱管道的更换, 使用效果比较满意, 发现了许多气孔、未熔合、裂纹等缺陷。
(上接第 19 页)
4 检测方法的确定
根据以上试验结果, 翼片板身部位采用兰姆波 法, 水层厚 度 38 mm , 入 射 角 17°, 以 孔 径 0. 25 mm、孔深 1. 3 mm、波高 60% 为检测标准。耳子部位 采用纵波多次反射法, 水层厚度 1 mm , 入射角 0°, 以孔径 0. 25 mm、孔深 1. 3 mm、波高 60% 为检测 标准调节仪器起始灵敏度进行探伤。 板身部位也可
2 2 无 损 探 伤 第 27 卷
由此可见, 由于铝合金管焊缝在组焊时存在结 构上的特殊性使得无法按照常规方法对其进行射线 探伤。
3 解决方法
要想得到令人满意的底片, 必须使射线在穿过 被检焊缝时的总的透照厚度与穿过附近母材时的总 的透照厚度差别不能太大, 尤其对于铝合金这类吸 收系数较低的材料。由此看来倾斜透照是不行的。如 果使射线垂直于焊缝透照, 则不论是双壁单影还是 双壁双影透照, 射线都同时穿过两个不锈钢垫板 (双 壁单影透照还同时穿过两个铝合金垫板) , 射线穿过 焊缝时的总的透照厚度与穿过附近母材时的总的透 照厚度相差不大, 焊缝成像黑度比较均匀, 缺陷易于 观察, 而且照相也比较容易。 但由于上、下焊缝投影 重叠, 如何才能避免由此给评片带来的困难呢?
空分装置中铝制压力容器制造监督检验要求
空分装置中铝制压力容器制造监督检验要求【摘要】针对空分装置中压力容器由铝和铝合金制造、工作温度是在-153℃以下的低温，铝和铝合金焊接较困难的特点，依据《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》的规定，提出监督检验的具体要求。
【关键词】铝制；压力容器；监督检验；要求一、引言氧气作为钢铁工业、化肥工业及煤化工的重要工业原料，其制取的方法主要是低温法空气分离，低温制氧生产量大，产品多样化且纯度高，节能电耗低。
此法主要是现将空气压缩冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分的沸点（在大气压下氧沸点为-183℃，氮沸点为-196℃）不同，在精馏塔中使气、液接触，进行质、热交换，从而使氧、氮分离。
无论是空气液化或者精馏，都是在-153℃以下的温度条件下进行的。
空分装置冷箱中的压力容器通常为铝制压力容器，这是因为铝及铝合金为面心立方晶体结构，当温度降低时，它们不会发生脆性转变，其强度延性韧度不仅不降低，反而同步提升在低温下具有良好的力学和冲击性能。
现在铝合金的工作温度可达-253℃，同时，铝的热导率比钢大几倍，对于一定的热负荷来说，可以减少所需的传热面积，特别适用低温及超低温容器。
但铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物，形成气孔或裂纹，因此，铝制压力容器的制造和焊接与钢制压力容器相比，具有特殊性和难控制性。
针对以上特点对空分装置冷箱中的铝制压力容器监督检验提出相应的具体要求。
空分装置中的铝制压力容器主要有下塔、冷凝蒸发器、液体量筒、主换热器、膨胀机过滤器、氩塔等，均布置于冷箱内，工作温度在-153℃～-196℃、工作压力0.6MPa以下。
主要材质为铝镁合金，其牌号5083-H112和5052-H112二、监督检验依据《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》及《锅炉压力容器产品安全性能监督检验大纲》对下列项目进行监督检验1.图样审查应提供加盖有压力容器设计单位许可印章的总图和强度计算书等，压力容器的设计总图上的内容应符合TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（简称《固容规》）的3.4.2.2要求。
制冷管路用铜铝组合管质量检验标准
JB/T《空调与制冷设备用铜端铝连接管》(征求意见稿)1 范围本标准规定了空调与制冷设备用铜端铝连接管的术语定义、技术要求、基本参数、试验方法、检验规则、包装、运输、贮存。
本标准适用于以R123,R22，R134a，R152a,R600a,R404A, R407C， R410A, R507等为制冷剂,采用套管接头进行铜铝管焊接连接的铜端铝连接管.2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，仅注明日期的版本是用于本文件。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 228—2002 金属材料温室拉伸试验方法GB/T 241—2007 金属管液压试验方法GB/T 1771-2007 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定GB/T 6893—2000 铝及铝合金拉(轧)制无缝管GB/T 14522—2008 机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法GB/T 17791—2007 空调与制冷设备无缝铜管GB/T 20250—2006 铝及铝合金连续挤压管DL/T 1059-2007 电力设备母线用热缩管3 术语定义下列术语和定义适用于本文件。
3。
1铜端铝连接管 Aluminum connection pipe with copper ends采用铜铝两种材质加工的管道，在铝管的一端或两端分别连接一段铜管，形成的铜—铝（—铜）结构的管路系统，在制冷系统中传递制冷剂。
3。
2套管接头 muff joint将直径稍细的（铜管或铝管）管插到直径稍粗的（铝管或铜管）管的端部,进行铜、铝搭接连接所构成的接头。
3。
3抗剥离能力 P W Peeling strength P W套管接头单位连接宽度的剥离力 N/mm。
3。
4剥离力 P Peeling test peak value P套管接头样件的实测最高剥离力 N。
3.5剥离试样宽度B Peeling test specimen width B剥离试样的宽度（铝管外壁弧长）。
空分冷箱内塔容器组对焊接，这些资料很难找！
空分冷箱内塔容器组对焊接，这些资料很难找！空分冷箱内塔容器为铝制容器，容器运输尺寸超长，为运输方便，通常分成上下两段运输，安装时需在现场组对焊接,但现场的焊接环境、焊接设备都不如在制造厂，因此我们必须从各方面采取措施，保证焊接质量。
首先对焊接操作人员和检验人员提出了严格的要求：1）担任本设备焊接的焊工必须持有经国家技术质量监督局考核认证的操作证；2）焊接质检人员、无损探伤人员必须持有国家相关部门考试认证的操作证书；3）其他组对人员应熟知操作步骤、施工技术要求，配合焊工保证焊接质量。
1、焊接材料及相关设施的要求1）焊接材料的要求：所用的焊接材料必须有质量保证书或合格证明书，质量不得低于国家现行标准的规定。
材料使用前，应按国家现行标准的有关规定进行检查和验收；2）焊丝根据母材材质选用牌号：铝镁合金焊丝ER5183；3）采用4台工艺先进、性能稳定、灵敏度高的大功率WSME—500氩弧焊机进行焊接；4）选用具有能满足安装需要的射线无损探伤检测设备；5）现场要设有焊材室及烘干、去污设施，由专人负责焊材的保管、发放及回收工作。
2、施焊环境的要求1）搭建密封的临时焊接小棚可以挡风、防雨。
冬季施工时，在焊前进行适当的加温处理，环境温度低于5℃时，不应施焊；2）氩弧焊焊接时的风速不应超过2m/s；3）铝及铝合金焊接时，应选择晴朗天气，周围环境湿度在80%以下；4）焊工施焊所用的脚手架要便于焊工操作，并要坚固、平整、无大间隙、不摆动。
3、焊接技术1）施工顺序。
塔上、下段对接坡口加工—塔下段吊装就位—塔上段吊装—组对—焊缝焊接—射线探伤—不合格焊缝返修—射线探伤—验收；2）塔坡口加工形式。
坡口要在地面加工好，用法兰箍调整，消除焊口的椭圆度，并焊好衬圈，清除铝屑。
起吊时，焊口要用塑料布封闭。
焊口内壁应对齐，当壁厚δ≤5mm时，内壁错边量不应大于0.5mm；当壁厚δ>5mm 时，内壁错边量不应大于0.1δ，且不应大于2mm。
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空分冷箱中铝合金管道的焊接及无损检测
化肥厂空分装置大小冷箱的配管材料均采用铝镁合金，主要为LF2、LF4及LF21。
对接接头的焊接质量决定了空分设备的安全运行周期。
铝及其合金在焊接过程中易产生较多的焊接缺陷，常见的有气孔、根部本焊透、内凹以及焊接热裂纹。
其焊接接头X射线无损检测的参数与普通碳钢相比也有不同。
文中根据中石油宁夏石化分公司空分装置大小冷箱改造中，铝镁合金管道对接焊缝的焊接及其X 射线无损检测中的技术问题，讨论了铝合金焊接过程中焊接缺陷的产生和防止，绘出了X射线无损检测的技术参数。
1 焊接缺陷
铝及铝镁合金的焊接气孔主要是氢气孔。
铝在液态时能大量吸收和溶解氢，在熔融状态下溶解度为0．0069ml／g，而高温凝固状态下为0．00036ml／g，前后相差近20倍。
铝的导热系数很大，在相同焊接工艺条件下，其冷却速度为钢的4～7倍，使金属结晶加快，焊接熔池在快速冷却过程中，氢的溶解度急剧下降，此时析出大量过饱和气体，氢气来不及选出在焊缝金属中形成气孔①。
焊件组对质量和施焊位置对铝镁合金管件的焊接质量尤为重要。
组对间隙过小、钝边过大、坡口角度太小及错边量超标等，极易在立焊和仰焊位置产生根部未熄透。
空分管道多数是弯头，其厚度多大于直管段厚度，虽然经厚度过渡，但两边单位体积不同，导热量和散热量也有所不同，如果不注意焊枪角度和焊丝位置角度的调整，很容易形成单边根部未焊透。
焊件的焊前表面处理也是影响焊接质量的1个因素，焊件表面氧化膜清除不彻底、存有油污等杂质，焊接电流小、电弧过长、速度过快，都可以使焊接熔化温
度不够而造成根部本焊透。
铝及铝镁合金在高温下随温度的不断升高，其抗拉强度会越来越低，在400℃时，它的抗拉强度仅为 9．8N／mm2。
当温度升到熔化温度时，抗拉强度几乎为0，已不能支撑自身的质量。
接近熔化温度时，铝本身几乎没有塑性。
达到熔化状态时，液态铝的流动性又非常强。
这3者并存决定了它必然要产生一定程度的内凹。
管壁越厚，内凹越严重。
所以，立焊时也极易下堵，成型过程中形成的焊瘤较多，严重时会烧穿管壁。
铝合金的导热系数大，冷却速度快，熔池的一次结晶速度也快。
其线膨胀系数是钢的2倍，凝固时的体积收缩率为6．5％左右。
所以铝焊缝的内应力及焊接接头刚性拘束力都较大，若组对应力过大，复杂的受力状态会使焊缝产生热裂纹。
氧化膜和其它夹渣物的存在，可使其焊缝强度降低。
焊接速度过漫，熔池温度过高，会造成镁和锌的烧损。
焊接小管径及薄壁管可导致合金元素烧损，这种过烧会产生结晶组织氧化和疏松。
2 焊接工艺
根据铝镁合金的特点以及现场焊接过程中可能遇到的情况，采取以下工艺措施防止各类缺陷的发生。
①清理焊件和焊丝，保证其施焊表面无污物和氧化膜，焊丝必须按规定进行清洗和烘干。
②尽量选用大直径焊丝，氮气的纯度在99．99％以上，其水分的含量小于0．08％，必要时应进行干燥处理。
③确保焊缝的组对间隙和错边量均符合要求。
厚度较大的焊件采用U形坡回，以缩短加热时间，更厚一些就增加组对间隙到5～8mm。
也可采用铝衬垫，焊接时连同垫圈一起焊接。
④选择稍大一点的焊接线能量，控制好焊接速度与送丝的位置、深度、角度和方式。
施焊前应适当预热，尽量缩短加热时间和熔池停留时间。
根据工件的厚度和形状尺寸选择适当的预热温度，以减缓冷却速度，降低接头的内应力。
可采
取自由伸缩或加固点焊，附加背板、引弧板、收弧板以及收弧时采用衰减电流填满弧坑等方法，也可采用合适的焊接顺序和方法，如跳焊和倒退焊等。
⑤焊完前半圈进行散热，冷却到一定温度后，再焊后半圈。
半圈和收尾处不得温度过高。
焊接之前对焊件进行脱脂处理。
按上述方法制订的焊接工艺参数见表1。
表1 焊接工艺参数
工件厚焊丝直焊接电焊丝直喷嘴内氩气流量焊接速度预热温
度／mm 径／mm 流／A 径／mm 径／mm ／L·min-1 /mm·min－1 度／℃
1．0 2 60～80 2 8 4～5 250
1．5～2．0 2～3 80～140 2～3 8～10 6～8 300
3．0～6．0 3～4 120～200 4～6 10～12 10～12 250
6. 0～8．0 4～5 150～230 5～6 12～14 12～14 250 50～100
8．0～10．0 5～6 280～300 6～8 12～14 250 80～100
注：板厚1－1．5mm时不加填充焊丝，电流可减少10％～25％。
3 X射线检测
由于铝和铝合金原子较轻，进行X射线透照时与碳钢不同，应依据JB 4730－94《压力容器无损检测》第5．1条铝及铝合金制压力容器焊缝及钢管对接环缝无损检测的规定执行，并参照该标准评级。
焊接及无损检测的结果表明，采用以上规范，铝镁合金焊接的缺陷得到了有效控制。
4 结语
铝及铝镁合金的焊接和探伤都与普通碳钢和不锈钢不同，实践证明，文中提出的
探伤规范是切实可行的。