毕业设计（论文）、
题目镁和镁合金的焊接工艺
专业焊接技术及自动化
班级学号11G51218
姓名刘东洵
指导教师赵丽玲
2014 年06 月06 日
目录
1 绪论 (4)
2 课题的背景 (5)
3 材料介绍 (6)
4 激光焊接技术 (7)
1）同种镁合金的激光焊接 (7)
2）镁合金与铝合金的激光焊接 (7)
5 等离子弧焊技术 (8)
1）同种镁合金的变极性等离子弧焊 (8)
2）镁合金的变极性等离子弧缝焊 (9)
6 低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术 (9)
1）同种镁合金板材的焊接 (9)
2）同种镁合金薄板的焊接 (10)
3）异种镁合金板材的焊接 (10)
4）镁合金与钢异种金属的焊接 (11)
7活性焊接技术 (12)
1) 镁合金活性焊接 (12)
2）镁合金活性焊丝填丝焊接 (12)
8 熔化胶接焊焊接技术 (13)
1) 镁合金等离子弧胶接焊 (14)
2) 镁合金与铝合金的激光胶接焊 (14)
9 镁合金与铝合金的扩散焊接技术 (15)
10 镁合金焊接接头电弧喷涂防护技术 (16)
11 镁合金焊接技术的应用及展望 (17)
12 结论 (18)
13 参考文献 (19)
14 致谢 (20)
1. 绪论
近10年来，由于受到能源节约以及环境保护的巨大推动，镁合金及其焊接技术的发展比任何时期都快，从焊接方法、焊接材料到焊接设备等方面都不断有新的突破，为镁合金焊接生产向优质、高效、低成本的方向发展提供了前所未有的良好条件，并大大促进了镁合金的产业化进程。
镁合金由于其自身的物理化学特点，导致其焊接有很大困难，满意的焊接质量不易获得。镁合金的结晶温度区大，易于产生热裂纹；镁的沸点低，温度进一步升高后，其蒸气压比在相同温度下的铝合金要高4-5倍，因而焊接时温度一旦过高，镁会气化，产生爆炸形成飞溅；镁对氧的亲和力大，其氧化物密度较大，而容易形成夹杂；镁在接近熔化温度时，能与空气中的氮强烈化合生成脆性的镁的氮化物，显著降低接头力学性能；因此，实现镁合金优质焊接是比较困难的，在焊接时容易产生裂纹、气孔、飞溅等缺陷。但是由于工业的迫切需要，许多科学工作者做出了很大的努力，并取得了一些重要成果。
2.课题背景
随着工业技术的发展，对汽车、摩托车、飞机的性能要求越来越高，降低结构重量成为提高性能的重要措施。镁及其镁合金具有比重轻，比强度高，重复利用性强等优点被誉为二十一世纪最有发展潜力的基础材料之一。
我国镁资源储备位居世界第一，同时也是界上最大的镁生产国和出口国。前我国已占全球镁生产能力的3／4，产量的1／2。但镁合金应用开发严重滞后，80％以上作为初级原料低价出口，造成我国镁资源的极大浪费。随着我国加入世贸组织以及国际产业结构的调整，发展镁合金产业正面临重大的历史机遇与挑战。加快镁合金应用与产品制备核心技术的开发，将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点，形成具有国际竞争力的新产业群体，并起到至关重要的作用。材料的发展，离不开连接问题。良好的连接是简化产品设计、降低产品成本的有效措施之一，连结技术的发展程度将直接影响镁合金的广泛应用。镁合金焊接方向，国内外的研究主要集中在氩弧焊、激光束。由于镁合金具有熔点低，导热率高，线膨胀系数高，表向张力小等特点，氩弧焊等传统的焊接技术在高技术制造领域所占的比重日趋减少。而激光焊接具有速度高，接头质量好等优点，得到了实际应用，但激光焊接设备投资和维护的本高，能量利用率低(尤其对铝、镁等具有高反射率的材料)，焊接时对被焊工件的组对间隙及位置精度要求很高，广泛应用受到了很大的限制。
根据现有焊接工艺存在的优缺点，大连理工大学首次提出采用激光一电弧复合热源焊接镁合金工艺。实验发现，新工艺不仅综合了氩弧焊和激光焊两种焊接工艺的优点，克服两者存在的不足，还能显著增大焊接熔深、提高焊接质量，是一种很有发展前途的焊接工艺。
本文对比分析镁合金氩弧焊、激光焊及激光一氩弧复合热源焊焊缝成犁、接头组织和力学性能，探索高效、优质的镁合金焊接工艺，为镁合金的广泛应用提供技术支撑。
3.材料介绍
众所周知，由于镁和镁合金的焊接性能不好，所以，近年来，分别采用钨极氩弧焊、激光焊、激光一氩弧复合热源焊接，使其变形成镁合金AZ 31B，系统分析焊接接头的组织及性能。结果发现，氩弧焊的焊缝表面成型较好，但接头深宽比小、热影响区宽且组织晶粒粗大，试样的抗拉强度较低；激光焊接头深宽比大、几乎不存在热影区、组织晶粒细小、基本无焊接变形，试样的抗拉强度较高；激光一氩弧复合热源焊接技术焊缝的表面成型接近氩弧焊，其深宽比及组织晶粒度接近于激光焊，且焊接变形小，接头强度抗拉强度接近母材。激光一氩弧复合热源焊接技术充分利用了激光和电弧相互作用的优势，克服了二者的不足，无论是在接头质量，还是在生产效率上都具有明显的优势，是一种高质高效的镁合金焊接工艺。
4．激光焊接技术
1) 同种镁合金的激光焊接
激光焊接作为一种先进的连接技术，具有速度快、线能量低、焊后变形小、接头强度高等优点，得到了人们极大的关注。采用脉冲YAG激光对AZ31B变形镁合金进行对接焊，结果表明，镁合金激光焊焊缝变形小，成型美观，无裂纹等表面缺陷、背面熔透均匀，如图1所示。焊接接头热影响区不明显，无晶粒长大现象；焊缝区由细小的等轴晶组成，如图2所示。在本试验条件下，接头的抗拉强度可达母材的95%以上，实现了镁合金的良好连接。研究表明，激光焊接对焊接工艺参数要求严格，同时镁合金激光焊接过程中易出现裂纹、气孔、热影响区脆化和激光能量吸收率低等系列问题。
图1 激光焊焊缝表面形貌图2 镁合金激光焊接接头组织
2)镁合金与铝合金的激光焊接
镁铝异种金属可以通过真空扩散焊、爆炸焊、搅拌摩擦焊等方法实现一定程度的连接，但其结合强度并不理想。造成这种结果的主要原因是两种材料焊接时在熔池内部形成了高硬度高脆性的金属间化合物。
SiC颗粒在铸造领域常常与镁、铝合金结合形成复合材料，可以细化材料的微观组织并且全面地提高机械性能；其在表面熔覆的工艺中也经常得到应用。针对SiC的性质及其在镁、铝复合材料中应用研究的基础上，提出SiC作为中间层进行激光镁铝搭接焊工艺，将SiC颗粒作为中间层进行镁铝激光搭接焊，来达到提高镁铝焊接接头性能的目的。
对比镁合金与铝合金的直接激光焊接与加入SiC颗粒的激光焊接，其宏观焊缝横截面如图3所示。在相同激光功率条件下，焊接熔池横截面宏观形貌发生了改变。与激光直接焊接相
比，加入SiC夹层后熔池内部搅拌能力降低并且镁铝板材界面处熔宽增加。对焊接试件进行剪切试验，结果表明SiC的加入改变了熔池的微观组织，使金属间化合物反应层厚度降低，焊缝的抗剪切拉伸性可达激光直接焊接的三倍以上。
图3 焊缝宏观横截面
A．直接激光焊接 B. 加入SiC夹层的激光焊接
5．等离子弧焊技术
1) 同种镁合金的变极性等离子弧焊
等离子弧（Plasma Arc）是一种受到约束的非自由电弧，温度和能量密度都显著高于普通电弧，是一种高效的焊接方法。采用变极性等离子弧焊接镁合金时，可以在背面无垫板的情况下实现对接接头的连接，具有熔深大、焊前准备少、焊接质量高、工件变形小及焊道数目少等优点。图4为变极性等离子弧焊接镁合金AZ31B的接头宏观形貌，接头成形美观，背面熔透均匀。焊接接头没有明显的热影响区，焊缝组织均匀，晶粒细小，如图5所示；经测试焊接接头拉伸强度达到母材的95%以上。
图4 镁合金变极性等离子弧焊宏观接头形貌图5 变极性等离子弧焊缝接头微观组织
2)镁合金的变极性等离子弧缝焊
采用变极性等离子弧焊对5mm厚的镁合金板材进行了缝焊，工艺原理图如图6所示，焊缝
的宏观照片如图7所示，从焊缝的宏观组织图看，上面镁板具有变极性等离子弧小孔焊的工艺特征——背面熔透均匀，接头的上下表面熔宽尺寸变化小，这将有利于减小应力集中，改善接头的性能。这种方法不仅提高了中厚度镁合金板材的焊接质量，还简化了生产流程、提高生产了效率，适用于大批量生产。
图6 变极性等离子缝焊工艺原理图图7 变极性等离子缝焊焊缝宏观组织
6．低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术
低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术是在发现小功率激光诱导增强电弧的现象及规律的基础上，通过揭示小功率激光诱导增强电弧的多条件耦合及其物理本质，突破小功率激光诱导增强电弧的系列关键技术，发明出的一种低能耗激光诱导增强电弧焊接技术。目前采用该技术已成功实现了镁合金之间及镁合金与异质材料之间的优质高效连接，开发出了配套的镁合金专用低能耗激光诱导增强电弧复合焊接设备及系列焊接材料。
1)同种镁合金板材的焊接
采用低功率YAG激光-电弧复合焊接镁合金板材，焊接原理图如图8所示。试验发现，激光-电弧复合热源焊接镁合金焊缝成型良好，无气孔、裂纹等缺陷。在相同的焊接条件下，采用复合焊接方法获得的焊接熔深可达激光单独焊接的4倍，氩弧焊的2倍，如图9所示。焊接接头的拉伸强度达到母材95%以上，疲劳强度与母材相当，能够满足车辆结构件实际应用中对焊接接头动、静载荷的要求。
图8 激光-TIG复合热源示意图图9 焊缝形貌和熔深对比
2)同种镁合金薄板的焊接
目前研究的镁合金焊接板厚都在1.5mm以上，并且针对薄板一般都采用搭接焊的方式。而对于1mm以下镁合金薄板对接焊接的研究还很少，这一定程度上限制了镁合金在特定场合的应用。利用低功率激光-TIG复合焊接方法焊接镁合金薄板，通过系列实验确定了复合热源焊接镁合金薄板的最佳参数。在该参数下成功实现了0.8mm镁合金薄板的对接焊，单面焊双面成型，焊缝成形连续、美观，如图10所示。对焊接接头进行拉伸强度测试，结果表明低功率激光-TIG复合焊接得到的AZ31-AZ31及AZ31-AZ80对焊接头拉伸强度相比单TIG焊接大幅度提高，达到AZ31母材强度的95％以上。
(a) 镁合金薄板正面焊缝 (b) 镁合金薄板背面焊缝
图10 镁合金薄板激光-TIG复合焊接焊缝表面形貌
3)异种镁合金板材的焊接
采用低能耗激光诱导增强电弧技术进行了异种镁合金之间的焊接性研究，主要研究了AZ31与AZ61和AZ91的焊接工艺并分析了焊接接头的微观组织和力学性能。研究结果表明，采用该技术不仅可以实现异种镁合金之间的良好连接，同时能够实现不同厚度的异种镁合金的良好连接。图11为典型的异种镁合金焊接接头断面形貌，可以看出AZ31侧镁合金的热影响区比较窄，而AZ61和AZ91侧的热影响区比较宽，而且包括几个不同区域，这主要与三种镁合金
含铝量的不同以及低能耗激光电弧复合焊接工艺参数的选择有关
。
图11 AZ31镁合金与AZ61、AZ91镁合金低能耗激光电弧复合焊接接头形貌拉伸试验结果如图12所示，采用低能耗激光电弧复合焊接技术所获得的AZ31镁合金与AZ61和AZ91焊接接头的抗拉强度均达到AZ31镁合金母材强度的95%以上，完全能够满足实际使用的需求。
图12 AZ31镁合金与AZ61、AZ91镁合金低能耗激光电弧复合焊接接头抗拉强度
4)镁合金与钢异种金属的焊接
镁合金应用的主要推动力是在汽车工业中的应用，而钢材是汽车中应用最为广泛的材料之一。因此，把镁合金与钢有效的连接起来，能进一步拓宽镁合金的应用领域，并且能够有效的解决汽车轻量化等问题。
镁、钢异种金属连接存在很多问题。镁和钢熔点差异大，使其很难在熔焊过程中同时达到熔融态。其晶格类型也不同，在液态下极难互溶，并且镁和钢不发生任何化学反应。因此，需要采用加过渡金属的方法进行镁合金与钢的连接。
采用激光-电弧复合热源的焊接方法、选择合适的过渡金属可实现镁、钢异种金属的有效
连接。其焊接装置示意图如图13所示，得到的焊缝表面成型良好，见图14所示。激光-TIG复合热源焊接过程中，位于上层的镁板在激光束和TIG电弧的共同作用下熔化，位于下层的钢板只在激光束作用下熔化。上层镁合金板焊缝呈典型的TIG焊焊缝特点，下层钢板焊缝呈典型的激光焊焊缝特点。对焊接接头进行拉伸测试得到的力学性能为剪切强度为170MPa。
图13图14
7．活性焊接技术
1)镁合金活性焊接
活性（A-TIG）焊接法是在焊前将母材表面涂覆上一层活性剂，在相同的焊接规范下，同常规TIG焊相比，可以大幅度地提高焊缝熔深。焊接镁合金时，加入研发的活性剂后，交流TIG焊焊缝熔深明显增加，如图15所示。力学性能测试显示，镁合金A-TIG焊接接头强度可达到母材的90%，实现了镁合金的大熔深，优质连接。
图15无活性剂及涂敷活性剂的焊缝横截面照片
(a)未涂敷活性剂 (b)涂敷活性剂
2)镁合金活性焊丝填丝焊接
传统的活性焊接技术将活性剂涂敷在焊接试件表面，存在不能填丝的缺点，故提出一种活性焊丝填丝焊接的方法，将活性剂涂敷在焊丝的表面，然后进行填丝焊接，如图16所示。镁合金活性焊丝TIG填丝焊接克服了传统活性焊技术进行填丝焊接时熔滴过渡困难的缺点，
可以实现熔滴顺利过渡到焊接熔池，同时活性剂起到增加焊接熔深的作用，是一种理想的镁合金高效焊接方法。这种方法与普通TIG填丝焊接方法相比可以大幅提高镁合金焊接的效率和熔深。图17为电流为60A和90A时焊接熔深对比。当电流为60A时，熔深增加比（活性焊丝的焊接熔深和普通焊丝的焊接熔深相比）可达300%以上。当焊接电流为90A时，采用复合活性焊丝焊接的熔深达到最大，熔深增加比为243%，对于5mm厚度的AZ31镁合金板可以单道一次焊透。
a. 活性焊丝焊接
b. 试板表面涂覆活性剂填充普通焊丝焊接
图16 焊接示意图
图17 焊缝截面形貌
8．熔化胶接焊焊接技术
针对目前对异种金属材料连接技术的迫切需求，提出一种“熔焊-胶接”（即胶焊）连接新技术。将激光、等离子弧等高能束连续熔化焊接技术与胶接技术有机复合，实现机械结合、冶金结合和化学结合的有效统一，不但具有传统胶接点焊的优点，同时实现了连续熔焊的“线
结合”与胶接的“面结合”的相互促进，接头综合性能显著提高，为今后异种材料的连接提供新的方向。
1)镁合金等离子弧胶接焊
采用等离子弧胶焊技术对同种镁合金板材进行焊接性试验，探索了等离子弧胶焊技术的工艺特点，分析了焊缝的组织和性能，对进一步研究等离子弧胶焊技术的工艺特点有着重要的指导意义。
等离子弧胶焊技术是一种新型的焊接方法，它采用了将等离子弧焊接工艺与粘接工艺相复合的方法对工件进行连接。等离子弧能量密度大，弧柱温度高，对焊件加热集中，熔透能力强，对中厚板材可一次焊透，在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，可提高焊接生产率。此外，等离子弧对焊件的热输人较小，焊缝截面形状较窄，深宽比大，呈“酒杯”状。热影响区窄，其焊接变形也小。胶接接头应力分布均匀，无应力集中，密封性好。胶接可取消机械紧固件(如螺钉、螺母等)，不需要联接孔，不会减少材料的有效横截面积，可充分利用材料的全部强度，因此采用胶接可大大减轻整体结构重量。此外接头还有绝缘、耐腐蚀等特点。
图18为等离子弧胶焊工艺示意图。焊接接头采用搭接接头形式。胶粘剂厚度为0.1mm。在不开坡口、无背面强制成形保护条件下，进行镁合金等离子弧胶焊试验，焊缝横截面见图19所示，可以看出，熔池形状上宽下窄，也呈“丁”字形，表面凹陷较小，焊缝内部无气孔和裂纹等明显缺陷。力学性能分析显示，等离子弧胶焊接头的失效载荷较等离子弧焊和胶接接头有明显提高。在加载相同载荷的情况下，等离子弧胶焊接头的热裂倾向小。
图18 等离子胶焊工艺示意图图19 焊接接头宏观形貌
2)镁合金与铝合金的激光胶接焊
采用激光胶接焊新型焊接工艺对镁铝异种金属进行了连接，实现了镁铝异种金属薄板间的有效连接。该方法有效的改变了镁铝间金属间化合物的分布和特点，进而增加了熔深，提高焊接接头的强度。在激光胶接焊过程中，胶层对整个焊接熔池产生了很大的影响。它不仅
改变了整个熔池的流动形式，还直接影响了焊接过程中的热量传递，进而改变了传统意义上的激光焊接过程。焊接结构示意图如图20所示，在搭接区域涂刷一层厚度为0.1mm的胶层。焊接接头的宏观形貌如图21所示。测量镁铝异种金属激光胶接焊接接头力学性能，其综合力学性能达到镁合金母材的90%以上，能够基本满足目前针对镁铝连接强度的需求。
在激光胶接焊过程中由于胶层的加入加速了镁合金和铝合金之间的热传递作用，使镁合金的冷却速度有所增加，同时对铝合金间接起到了预热的作用。这种预热的作用在一定程度上增加了铝合金对于激光的吸收率。
图20 镁铝异种金属激光胶接焊结构示意图图21 焊接接头宏观形貌
9．镁合金与铝合金的扩散焊接技术
目前Mg/Al异种金属的连接，采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，而添加中间过渡金属的扩散焊连接是异质金属连接的有效办法。可以通过调整中间层的成分来实现对接头组织的控制，从而提高接头性能。目前，对于添加中间过渡金属的Mg/Al扩散焊连接的文献报道还很少。对Mg/Al接头在有无过渡金属的条件下进行惰性气体保护扩散焊，对比分析了中间过渡金属的添加提高Mg/Al扩散焊接头剪切强度的原因。试验采用的母材为6061铝合金和AZ31B镁合金。
力学性能分析表明Mg/Al直接扩散焊接头剪切强度最大可达40MPa左右,而添加合适的合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头剪切强度可达到100MPa。究其原因是由于镁铝的直接扩散焊不可避免地会在接头区产生大量的金属间化合物；而添加合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头组织由网状的共晶形貌变成由过饱和镁基固溶体和具有弥散第二相富Al颗粒分布的中间相组成。中间过渡金属的添加有效地避免了镁铝基体的直接接触，同时产生的颗粒在中的弥散分布大大地提高了接头强度。
10．镁合金焊接接头电弧喷涂防护技术
电弧喷涂技术以其涂层质量好、生产效率高、操作简单、经济节能等优点，自热喷涂技术发明以来一直是人们研究的热点之一。所谓电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用其端部产生的电弧作为热源熔化金属丝材，压缩空气穿过电弧和熔化的液滴使之雾化，以一定的速度撞击基体形成涂层的过程。采用电弧喷涂方法可以对焊接接头进行整体防护，适用于同种及异种金属焊接接头的防护。分析了镁合金电弧喷涂的工艺特性及其喷涂后处理工艺，并开发了一种镁铝伪合金涂层。在镁合金基体表面喷涂纯铝涂层，以提高其耐蚀性。
涂层的形成过程决定了涂层表面及内部存在一定数量的孔隙，无法避免的孔隙成为点蚀的发源地。为进一步提高涂层的耐蚀性，涂层的封孔后处理成为一道必不可少的工序。为了满足特殊行业的需求采用导电封孔处理。在有机封孔剂环氧树脂中掺入金属填料，构成掺合型导电涂料，完成纯铝涂层的导电封孔工艺，同时研究有机导电封孔的耐蚀性。导电封孔示意图如图22所示。图23为含铜粉孔涂层的微观形貌。涂层电阻测试表明，环氧树脂中加入一定含量的铜粉能够使封孔涂层实现导电，而且导电性良好。利用常温浸泡试验研究封孔涂层的耐腐蚀性能，导电封孔涂层与未封孔涂层相比，表现出良好的耐蚀性。
图22 导电封孔涂层示意图图23 含铜粉封孔涂层形貌
探索了采用异质金属丝材进行电弧喷涂的可行性，采用镁丝和铝丝作为两根喷涂丝材，在镁合金表面制备金属间化合物涂层，以提高镁合金的耐蚀性、耐磨性、高温强度和抗氧化
性，使之应用于更广泛的领域。采用含铝量在99.7﹪以上的高纯铝丝和含镁量在99.7﹪以上的高纯镁丝作为喷涂丝材的两极，电弧喷涂得到的涂层表面形貌如图24所示，得到的涂层平滑均匀，颗粒细小，没有未熔化充分的金属颗粒，表面孔隙也很小。
对涂层进行显微硬度测量，平均显微硬度可达200HV，而电弧喷涂纯铝涂层的平均硬度仅为67 HV。镁铝反应生成的化合物的硬度比纯镁、铝的硬度高，大量金属间化合物的生成导致
涂层硬度提高。镁扩散与铝反应后，保留的氧化物和MgAl
2O
4
相颗粒散布在基体中，也起到硬
化作用。
图24涂层的表面形貌
11．镁合金焊接技术的应用及展望
随着国内外对能源消耗、环境保护的要求的日益提高，镁合金作为一种新型的结构材料，在汽车等交通领域蕴藏着巨大的应用潜力。目前, 欧洲和美国汽车每辆汽车使用镁合金零件5.8-23.6kg，我国汽车单车用量不到10kg，其中镁合金焊接技术是实现镁合金汽车零部件大量应用的主要关键技术难题。通过“十五”和“十一五”的技术攻关，我国已经解决了镁合金与镁合金的连接问题，已经开发出了镁合金自行车焊接结构件、摩托车焊接结构件（如图25、26所示），并通过了台架试验和道路试验，达到了出口标准要求，其中采用焊接技术生产的镁合金自行车已经出口到欧盟国家，取得了显著的经济和社会效益。
中国汽车产量的结构调整的方向是轿车占汽车总量的比重增加，低排放、低污染、节能的绿色环保汽车替代非环保汽车，近几年政府加大了电动汽车的研发力度，镁合金座椅骨架，油门踏板等在国产汽车领域将得到广泛应用。随着复杂结构镁合金车辆结构件及相关镁合金
产品的设计和开发，将对镁合金焊接技术提出日益广泛的需求。
图25 镁合金焊接自行车产品
图26 镁合金摩托车焊接结构件及其产品
12.结论
镁合金这种新型结构材料的发展和应用，对焊接技术提出了极大的挑战,同时也为焊接提供了更广阔的应用天地。镁合金的焊接尚有许多技术难题等待我们去研究解决，从而为镁合金的实际应用与镁合金结构件的设计制造奠定坚实的技术基础。以上介绍的若干技术进展，必将大大推动镁合金产品的焊接技术水平，促进镁合金复杂结构件在工业生产中的应用。
13.参考文献
1 《电气焊工作手册》.王艳霞著. 化学工业出版社.2008年05月.
2 《铸造铝·镁合金》.化学工业出版社.2007年02月.
3 《实用电焊技术》. 高忠民著.金盾出版社.2003年
4 《焊接结构生产与实例》.赵岩著.化学工业出版社.2008年07月
5 《焊接结构生产》.邢晓林.化学工业出版社.2009年02月
6 《焊接结构设计及应用》.张彦华.化学工业出版社.2009年05月
14.致谢
时光飞逝，转眼间已经在渤海船舶职业技术学院内学习了两个春秋，这两年是我人生中重要的两年，是难以忘却的两年，是影响我一身的两年，在毕业即将来临之际，心里的感激之情难以言表，我不舍得离开生活两年的校园，不舍得离开生活在一起的同学们，不过这一切结束是必然的，只能把这一切当作一个美好的回忆。经过三个月的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，没有工作中部门领导的帮助以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。所以在这里我要感谢老师，感谢我亲爱的同学们，感谢我的部门领导。
在论文写作过程中，得到了赵老师的亲切关怀和耐心的指导。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，赵老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，赵老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩赵老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向赵老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢我所在院校的领导，我在学习之余来做我的毕业设计感谢他们的谅解，感谢他们在老师不在身边时我论文无法继续时所给的帮助
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
最后我还要感谢我的母校——渤海船舶职业技术学院。
铝及铝合金焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。 2 施工准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。 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，凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管GB/T4437.1-2000 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》GB/T6893-2000 《铝及铝合金焊丝》GB/T10858 《铝及铝合金焊接管》GB/T10571 《铝制焊接容器》JB/T4734-2002 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告，并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，母材和焊丝应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其使用范围应符合相应标准的规定，并应有该材料的质量证明书。 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上标明。 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用，必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件，并对改动部位作详细记载。 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素，并应符合下列规定。（1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。 （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。 （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。 （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极，也可选用钍钨极，施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径。
浅谈焊接技术及应用 摘要:焊接专业作为制造业中的重要一环,在生产和生活中的作用十分重要。在焊接教学中应用一体化教学,为社会主义建设培养高素质高技能的焊接人才,是现阶段中等职业教育的首要任务。一体化教学强调一体化的教学场地、“双师型”教师及一体化教材的有机结合。发展一套适应中等职业教育的教学模式。 关键词:一体化教学场地双师型”教师一体化教材 1、“一体化”教学的目标 1.1 人才培养方式和教学课程的改革 改进人才培养方案,制定适合中等职业教育焊接专业“一体化”教学的人才培养方案。在原有的的国家教育部和劳动部颁发的只有中级焊工的教学大纲的基础上,制定适合培养高级工甚至技师的焊接专业的人才培养方案。 “打破原有课程体系将其分为素质课程、专业基础课程和专门工艺课程”,我们认为在这三者中应区别对待,在“专门课程”内容的制定上要体现区域经济的生产特征,结合生产产品制定相关内容和重点,有利于生产性实习或企业的定岗实习的顺利过渡而实现学与用的成功对接。制定和完善人才培养方案和培养模式,培养能满足社会需求的技能型人才。 1.2 一体化教学场地的建设 从根本上建立起黑板+粉笔教学和电化多媒体教学相结合的理论教学模式,是学生从直观上理解和接受理论知识。 校内实训基地受场地、设备等生产要素的限制,与生产车间客观上差距存在,在大型工装的应用,成型加工工件的变形与矫正等方面尤为突出。在这方面通过校企合作,将部分一体化的教学设置在与学校项邻的企业车间。 深化校企合作办学模式和工学结合人才培养模式改革。按照专业与产业对接、企业与岗位对接,专业课程内容与职业标准对接,教学过程与生产过程对接的原则,以校企合作为平台,以系统化专业建设为载体,突出教学过程的实践性、开放性和职业性,引导专业设置、课程体系、教学内容和教学方法的改革,实现“教、学、做”一体化的人才培养模式。 1.3 关于“双师型”师资队伍建设 “双师型、专业化”是职业教师发展的必经之路,在这方面注重中、青年教师在实践环节动手能力的提高,创造条件使他们带着具体的问题、任务去企业学习实践。使中青年教师在学历和理论知识占优的情况下,大幅度提高自身的实操能力。着力加强师资队伍建设,采取“引进来、送出去”、学历进修和非学历学习相结合等方式,努力培养一支优秀的专业师资队伍,加强建设培养学生创新精神与实践能力的实训平台。 2、“一体化”教学的主要过程 2.1 开发制定一体化课程教学标准 2.1.1 重构课程标准 打破原有学科体系,将课程体系分为基本素质课程、专业基础课程、专门工艺课程。 2.1.2 开展项目教学和案例教学 根据铆焊专业岗位层次的不同要求,实现课程改革与课程建设上的重大突破,完善高级铆焊专业课程体系建设,制定高中起点3年制、初中起点5年制高级铆
5、6 工艺管道焊接工艺要求 一、管道焊接施工要求 1、管道切口质量应符合下列规定: ⑴切口表面应平整、无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化物、 铁屑等; ⑵切口端面倾斜偏差不应大于管子外径的１％,且不得超过３mm; ⑶有坡口加工要求的,坡口加工形式按焊接方案规定进行。 2、管道预制时应按单线图规定的数量、规格、材质等选配管道组成件,并按单线图标明管道的系统号与按预制顺序标明各组成件的顺序号。 3、管道预制时,自由管段与封闭管段的选择应合理,封闭段必须按现场实测尺寸加工,预制完毕应检查内部洁净度,封闭管口,并按顺序合理堆放。 4、管道对接焊缝位置应符合下列规定: ⑴管道位置距离弯管的弯曲起点不得小于管子外径或不小于100mm; ⑵管子两个对接焊缝间的距离不大于5mm、 ⑶支吊架管部位置不得与管子对接焊缝重合,焊缝距离支吊架边缘不得小于50mm; ⑷管子接口应避开疏放水、放空及仪表管的开孔位置,距开孔边缘不应小于50mm,且不应小于孔径。 5、管道支架的形式、材质、加工尺寸及精度应严格按照相关图集进行制作,滑动支架的工作面应平滑灵活,无卡涩现象。 6、制作合格的支吊架应进行防腐处理,并妥善分类保管。支架生根结构上的孔应采用机械钻孔。 二、管道安装 1、管道安装前应具备下列条件: ⑴与管道有关工程经检验合格,满足安装要求; ⑵管子、管件、管道附件等已检验合格,具有相关证件; ⑶管道组成件及预制件已按设计核对无误,内部已清理干净无杂物。 2、管道安装应按单线图所示,按管道系统号与预制顺序号安装。安装组合件时,组合件应具备足够刚性,吊装后不应产生永久变形,临时固定应牢固可靠。
编号：FA（赤）J480-焊-002 国电赤峰 30·52 煤制尿素项目 A标段气化备煤、B标段净化空分 工艺管道焊接方案 编制: 审核： 批准： 标准化员： 中国化学工程第十一建设有限公司 国电赤峰工程项目经理部 2010年6月
目录 1.编制说明 (2) 2.编制依据 (2) 3.工程概况 (2) 4.通用要求 (2) 5.焊接工艺 (5) 6.焊缝检验及返修 (7) 7.焊接质量保证措施 (9) 8.焊接施工安全风险意识识别 (12) 9.焊接文明施工措施 (12)
1.编制说明 本方案仅适用于国电赤峰3052煤制尿素项目A标段气化备煤、B标段净化空分工艺管道碳钢、合金钢和不锈钢焊接施工作业。合金钢热处理方案及空分装置铝镁合金焊接方案详见专业方案。 在焊接过程中，将以焊接工艺卡的形式对本方案进行进一步细化，下发作业班组并进行技术交底，针对性指导现场焊接施工。 2.编制依据 1）评定合格的焊接工艺评定报告 2）赛鼎工程有限公司设计的技术文件及施工图纸 3）GB50236-2009 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 4）GB50235-1997 工业金属管道工程施工及验收规范 3.工程概况 本工程管道除空分装置冷箱外涉及以下材质：碳钢（20#、L245、Q235A）、低温钢（A333 Gr.6、A671 CC.60）、不锈钢（304、304L、316、1Cr18Ni9Ti）、铬钼合金钢（15CrMoG、12Cr1MoV）等。总焊接量约为25万DIN，分布于空分装置、低温甲醇洗、煤气水分离。变换煤气冷却、酚回收各工段。 4.通用要求 4.1.现场管线材质选用及焊材烘干一览表 钢号焊条牌号焊丝烘干温度(℃) 恒温时间（分）碳钢管(20#、L245、Q235A）J426 J427 H08Mn2SiA 350～400 60 低温管（A333 Gr.6、A671 CC.60）W707 TGS-1N 350～400 60 15CrMoG R307 H13CrMoA 350～400 60 铬钼合金钢管 12Cr1MoVG R317 H08CrMoVA 350～400 60
哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：焊接技术的应用与前景 院系：能源科学与工程学院 专业：核反应堆工程系 班级：1102301 学号：1110200724 姓名：刘平成
焊接技术的工艺应用与前景 作者：刘平成 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院核反应堆工程专业，哈尔滨150001) 摘要：制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。本文主要介绍了焊接技术在金属工艺学中的应用，工艺特点，实践，背景与应用前景。 关键词：金属工艺学、学科交叉、工艺流程，焊接技术 Technology application and prospect of welding technology (Energy Science and Engineering, Nuclear Reactor Engineering of Harbin Institute of Technology, Harbin 150001) Abstract：The manufacturing industry is an important pillar of the modern national economy and overall national strength, Metal Technology is a comprehensive research process method for manufacturing metal parts technical disciplines. This paper describes the welding metal technology, process characteristics, practice, background and application prospects. 1 焊接技术的主要研究内容 焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 1.1 焊接分类 在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝
镁铝合金表面处理工艺 大全 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
铝表面处理工艺一、选材 铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆
机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准 EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。5、表面处理工艺：导电漆 适用于各种 PS 及 ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括 CPSC 含铅量标准、美国测试标准 ASTMF-963 、欧洲标准 EN71 、EN1122。 6、表面处理工艺：UV油
5.6 工艺管道焊接工艺要求 一、管道焊接施工要求 1、管道切口质量应符合下列规定： ⑴切口表面应平整、无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化物、 铁屑等； ⑵切口端面倾斜偏差不应大于管子外径的１％，且不得超过３mm； ⑶有坡口加工要求的，坡口加工形式按焊接方案规定进行。 2、管道预制时应按单线图规定的数量、规格、材质等选配管道组成件，并按单线图标明管道的系统号和按预制顺序标明各组成件的顺序号。 3、管道预制时，自由管段和封闭管段的选择应合理，封闭段必须按现场实测尺寸加工，预制完毕应检查内部洁净度，封闭管口，并按顺序合理堆放。 4、管道对接焊缝位置应符合下列规定： ⑴管道位置距离弯管的弯曲起点不得小于管子外径或不小于100mm； ⑵管子两个对接焊缝间的距离不大于5mm. ⑶支吊架管部位置不得与管子对接焊缝重合，焊缝距离支吊架边缘不得小于50mm； ⑷管子接口应避开疏放水、放空及仪表管的开孔位置，距开孔边缘不应小于50mm，且不应小于孔径。 5、管道支架的形式、材质、加工尺寸及精度应严格按照相关图集进行制作，滑动支架的工作面应平滑灵活，无卡涩现象。 6、制作合格的支吊架应进行防腐处理，并妥善分类保管。支架生根结构上的孔应采用机械钻孔。 二、管道安装 1、管道安装前应具备下列条件： ⑴与管道有关工程经检验合格，满足安装要求； ⑵管子、管件、管道附件等已检验合格，具有相关证件； ⑶管道组成件及预制件已按设计核对无误，内部已清理干净无杂物。 2、管道安装应按单线图所示，按管道系统号和预制顺序号安装。安装组合件时，组合件应具备足够刚性，吊装后不应产生永久变形，临时固定应牢固可靠。
秦皇岛首秦公司宽厚板技改配套二期工程12000m3 /h空分装置安装工程 铝合金工艺管道施工方案 审批： 审核： 编制：
2005年8月 目录 1 编制说明 2 编制依据 3 管道施工工艺流程 4 材料验收 5 管道加工、预制 6 管道焊接 7 管道安装 8 管道检验、检查和试验 9 施工安全技术措施 附录1铝、镁合金管手工氩弧焊焊接交底 2 铝镁合金管道安装要求交底 3 铝镁合金管道脱脂交底
1 编制说明 本方案是针对首秦金属材料有限公司12000m3/h制氧工程系统空分装置安装工程铝镁合金管道安装施工编制的，包括由杭氧设计供货的冷箱内管道和冷箱外管道。 工程特点：工程量大、材质多，计有LF 2、LF 4 、LF 2 +LF 4 、质量要求高、 工期紧，铝镁合金焊接施工难度较大，要求参加施工的工程施工人员，焊工高度重视，周密部署，吃透标准，精心施工，争创一流。 2 编制依据 2.1 杭州制氧机厂设计图纸说明及杭州制氧机厂《工厂标准》。 2.2 杭州制氧机厂空分装置安装施工图。 2.3 《工业金属管道工程施工及验收规范》--------------------- GB50235-97 2.4 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》---------- GB50236-98 2.5 《铝及铝合金焊接技术规程》---------------------------- HGJ222-92 2.6 六化建公司空分施工组织设计。 3 管道施工工艺流程 4 材料验收 4.1 管子、管件检验 4.1.1 管材检验 4.1.1.1 管材须有制造厂出厂合格证和材质证明书； 4.1.1.2 管材的内外表面应光滑，清洁，无针孔、裂纹、折叠和过腐蚀现象；
铝镁合金特性
鎂鋁合金特性介紹 1.0鎂合金使用背景與市場發展狀態 1.1鎂是地球上第六多元素,佔地殼組成 2.5~4% 目前主要提煉來源為海水,鎂礦….. 1.2德國為第一開發量產國家,主要在第一次世界 大戰時需快速移動軍備而大量使用質輕之鎂 合金作為軍品材料. 1.3使用量 1993----------32850公噸 1943----------184000公噸 1984----------230000公噸 1997----------500000 公噸 1.4鎂合金與其他材料特性比較 a: 質輕: 鎂比重1.8 鋁比重:2.8 b: 傳熱快: 鎂熱傳導率51 w/mk 塑膠(ABS) 0.2 w/mk c: 強度(耐衝擊性): 鎂抗拉強度240 Mpa ABS: 35 Mpa D: 可燃性: 鎂熔點596 Degree ABS 90 Degree E: 電磁遮蔽性(EMI): 鎂合金------良好 塑膠---------無遮蔽性 F: 環保回收性: 鎂合金-----------可回收使用 塑膠------------無法完全回收 1.5市場應用例 產品別應用部分汽機車類引擎蓋,避振器,齒輪箱…筆記型電腦機殼,散熱組件,機構件行動電話外殼,支架… 電子相機, MD,CD…..機殼 HDD PARTS 資料讀取臂
2.0鎂合金成形法 2.1冷式壓鑄法 圖形 2.2熱式壓鑄法 圖形 2.3射出成形法 圖形 比較項目熱式壓鑄法冷式壓鑄法射出成形鑄造速度快慢中 溶解管理易難易 射出壓力低高高 機器操作中易難 素材價格低低高 機器價格中低高
技術成熟度中高低 3.0專業術語說明: 3.1縮水量: 材料由熔熔狀態變成固態冷卻過程 中體積變化量.(鎂: 5.5/1000 鋁:6/1000) 3.2公模: 又稱移動模或可動模或CORE SIDE. 簡單判定有頂出針的面. 3.3母模: 又稱固定模或CA VITY SIDE. 3.4頂出針: E-PIN 或是EJECTER PIN.模具頂 鑄件的機構. 3.5滑塊: SLIDER CORE. 於成品側邊無法以公 母模拆開時之結構. 3.6分模線: PARTING LINE . 公母模或滑塊相結 結合之模具接合線. 3.7入子: insert core. 模具中單獨之植入部分. 3.8拔模斜度: draft angle, taper.成形後離型所需要 斜度,(分單邊與雙邊,大端或小端) 3.9澆道口: Gate. 原料由澆道進入成品之入口 3.10溢流井: Overfollow. 在成品邊緣抽取冷料與 空氣地區塊. 3.11逃氣道: Air vent. 成形時幫助模具內空氣逃 離模具之設計. 4.0測試與檢驗: 4.1線性檢測: 長度,高度, 距離,孔位….. 4.2功能檢測: 諸如測漏試驗, 強度測試,耐蝕測 試. 4.3外觀檢測: 限度樣品, 色板比對…. 4.4幾何公差: 4.4.1基準: 4.4.2⊕: 位置度 4.4.3◎: 同心度
“航空航天、交通运输用高强镁合金加工材”类中，关键领域“航空航天”此方向下，具体产品（技术）名称中3类铸件锻件、挤压变形材、板带材，我公司是否有能力按照“产品（技术）要求”进行生产，并按照产品（技术）要求中的指标能生产的具体产品名称或方向各是哪些。 一．镁合金锻件运用领域 在大多数工程应用中，通常要求零件拉伸性能具有各向同性。因此，必须对镁合金铸锭坯进行不同方向的镦粗。使用三轴锻造可以控制镁合金三个方向上的镦粗过程，能有效避免各向异性。采用上述工艺可制备出的镁合金锻件，已成功地应用于航空、汽车等工业领域。比如，直升机及赛车发动机用镁合金锻件、直升机用镁合金锻件、箱罩用镁合金锻件，镁合金轮毂这些部件能承受极高的静态和动态交变载荷，并长期服役高温环境中。 二．锻造用典型镁合金 1.几种常用变形镁合金牌号和机械性能及其在航空领域的应用
锻造常用镁合金是Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn 系，其他的还有Mg-Th、Mg -Re -Zn -Zr 和Mg-Al-Li 系等。 Mg-Al-Zn系合金一般属于中等强度、塑性较高的变形材料。按照ASTM标准，该系中常用的镁合金有AZ31B、AZ61A、AZ80A，我国与此相当的牌号分别是MB2、MB5、MB7。但是，Mg-A1-Zn系合金铸锭的实际晶粒尺寸不适于铸造后直接锻造，因此锻造前有必要对铸锭进行预挤压，以获得合乎要求的细晶组织，提高合金的可锻性。早在上世纪90年代李相容基于MB2制订出了镁合金的合理锻造工艺规范，随后国内很少有利用该系镁合金研制或生产镁锻件的报道。据悉俄罗斯已拥有用成套镁合金熔炼锻造生产线专利及专有技术，进行MA2—1(相当于我国牌号的MB3)镁合金锻造汽车轮毂和摩托车轮毂生产。 MB2是Mg-Al-Zn系不可热处理强化的变形镁合金。合金在室温下工艺塑性差，高温时塑性好，因此合金的压力加工工序必须在加热状态下进行。合金的切削加工性能、焊接性能良好，应力腐蚀倾向小，耐蚀性能较好。该合金可加工成形状复杂的锻件和模锻件，
镁合金热处理工艺及研究现状 摘要：镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能，是最轻的结构金属材料之一，在航空航天领域具有广泛的应用前景。本文综述了镁合金热处理工艺及其研究现状。 关键词：镁合金热处理研究现状 多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。 镁合金热处理强化的特点是：合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢，因此固溶和时效处理时需要保持较长的时间。另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护气体以防燃烧。 一、退火 退火可以显著降低镁合金制品的抗拉强度并增加其塑性，对某些后续加工有利。变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O）和低温去应力退火（T2）。 完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。完全退火时一般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。当镁合金含稀土时，其再结晶温度升高。AM60、AZ31、AZ61、AZ60 合金经热轧或热挤压退火后组织得到改善。去应力退火既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。 二、固溶和时效 1、固溶处理 要获得时效强化的有利条件，前提是有一个过饱和固溶体。先加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，使原组织中的合金元素完全溶入基体金属中，形成过饱和固溶体，这个过程就称为固溶热处理。由于合金元素和基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。由此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化。固溶后屈服强度的增加将与加入溶质元素的浓度成二分之一次方比。 根据Hmue-Rothery规则，如果溶剂与溶质原子的半径之差超过14%～15%，该种溶剂在此种溶质中的固溶度不会很大。而Mg的原子直径为3.2nm，则Li，Al，Ti，Cr，Zn，Ge，Yt，Zr，Nb，Mo，Pd，Ti，Pb，Bi等元素可能在Mg中会有显著的固溶度。另外，若给定元素与Mg的负电性相差很大，例如当Gordy定义的负电性值相差0.4以上（即∣xMg－x∣>0.4）时，也不可能有显著的固溶度。因为此时Mg和该元素易形成稳定的化合物，而非固溶体。 2、人工时效 沉淀强化是镁合金强化(尤指室温强度)的一个重要机制。在合金中，当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生时效强化。将具有这种特征的合金在高温下进行固溶处理，得到不稳定的过饱和固溶体，然后在较低的温度下进行时效处理，即可产生弥散的沉淀相。滑动位错与沉淀相相互作用，使屈服强度提高，镁合金得到强化： Tyield=(2aGb)/L+τ a （1） 式中Tyield为沉淀强化合金的屈服强度；τa为没有沉淀的基体的屈服强度；(2aGb/L)为在沉淀之间弯出位错所需的应力。 由于具有较低的扩散激活能，绝大多数镁合金对自然时效不敏感，淬火后能在室温下长期保持淬火状态。部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处理而是直接进行人工时效。这种工艺很简单，可以消除工件的应力，略微提高其抗拉强度。对Mg-Zn系合金就常在热变
工艺管道焊接方案 最终版 1
编号:F A(赤)J480-焊-002 国电赤峰 30·52 煤制尿素项目 A标段气化备煤、B标段净化空分 工艺管道焊接方案 编制: 审核: 批准: 标准化员: 中国化学工程第十一建设有限公司 国电赤峰工程项目经理部 6月 目录
1.编制说明 (2) 2.编制依据 (2) 3.工程概况 (2) 4.通用要求 (2) 5.焊接工艺 (5) 6.焊缝检验及返修 (8) 7.焊接质量保证措施 (11) 8.焊接施工安全风险意识识别 (14) 9.焊接文明施工措施 (15)
1.编制说明 本方案仅适用于国电赤峰3052煤制尿素项目A标段气化备煤、B标段净化空分工艺管道碳钢、合金钢和不锈钢焊接施工作业。合金钢热处理方案及空分装置铝镁合金焊接方案详见专业方案。 在焊接过程中,将以焊接工艺卡的形式对本方案进行进一步细化,下发作业班组并进行技术交底,针对性指导现场焊接施工。 2.编制依据 1)评定合格的焊接工艺评定报告 2)赛鼎工程有限公司设计的技术文件及施工图纸 3)GB50236- 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 4)GB50235-1997 工业金属管道工程施工及验收规范 3.工程概况 本工程管道除空分装置冷箱外涉及以下材质:碳钢(20#、L245、Q235A)、低温钢(A333 Gr.6、A671 CC.60)、不锈钢(304、304L、316、1Cr18Ni9Ti)、铬钼合金钢(15CrMoG、12Cr1MoV)等。总焊接量约为25万DIN,分布于空分装置、低温甲醇洗、煤气水分离。变换煤气冷却、酚回收各工段。 4.通用要求 4.1.现场管线材质选用及焊材烘干一览表
镁合金的分类及特点 1.2.1镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 1.2.2 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为： 强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 1.3 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 1.3.1 Mg-Zn系合金 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对Mg-Zn系合金最为有效的晶粒细化元素，在Mg-Zn合金中加入Zr元素会使粗大的晶粒得到细化。这类合金均属于时效强化合金，一般都在固溶+时效或者直接时效的状态下使用，具有较高的抗拉强度和屈服强度[18]。然而，这类合金的不足之处是对显微疏松比较敏感，焊
目录 一、绪论 (2) 1.1铝合金的分类、成分和性能 (2) 1.2铝合金的焊接性特点 (4) 三、纯铝及铝镁合金管道的焊接特点 (5) 四、铝及铝镁合金的焊接方法和材料选用 (5) 4.1铝合金的焊接方法 (5) 4.2铝用焊接材料 (8) 五、铝镁合金管道的施工工艺 (10) 六、铝镁合金管道常见的焊接缺陷及防止措施 (11) 七、参考文献 (12)
一、绪论 铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门被广泛地应用。掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等，对正确制定铝合金的焊接工艺，获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。 1.1铝合金的分类、成分和性能 （1）铝合金的分类 铝合金可分为变形铝合金、铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类状态示意见图1-1。铝合金的分类及性能特点见表1-1。
表1.1 铝合金的分类及性能特点 （2）铝合金的性能 铝合金的物理性能见表1.2。 表1.2 铝合金的物理性能
1.2铝合金的焊接性特点 铝合金熔化焊时有如下困难和特点： （1）铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。 （2）熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。 （3）铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。 （4）焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。 对铝合金进行焊接，可以用多种不同的焊接方法，表1.3所列的为部分铝合金的相对焊接性。 表1.3 部分铝合金的相对焊接性
VCM装置-工艺管道焊接施工方案 1编制说明 本方案针对于新疆圣雄50万吨/年PVC项目（二）-VCM装置工艺管道的焊接。 2编制依据 施工图纸 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2010 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002 《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3525-1999 《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TGS D0001-2009 3工程概况及焊接特点分析 VCM装置工艺管道主要介质包括乙炔、12度冷冻水回水、7度冷冻水上水、除氧剂、任基苯酚、化学污水、冷冻盐水、冷却循环回水、冷却循环上水、脱盐水、盐酸、超低压蒸汽、低压蒸汽、混合气、氮气、稀碱液、工厂空气、氯乙烯、真空气、放空气等多种介质，其中高温、高压、有毒介质管道对焊接的要求较高，应严格按照焊接工艺施工。 20#、20G、Q235B、L245、16Mn是低碳钢，焊接性能较好，但是容易出结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹，其发生部位大多在（焊缝、HAZ区、多层焊层间）、且还会出现内凹、咬边、气孔等缺陷，焊接过程中应严格按照焊接工艺施焊（工艺参数、接头形式、预热、焊接顺序）。 0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2是奥氏体不锈钢，碳当量低，焊接性能良好，但是容易出现晶间裂纹和应力腐蚀裂纹（沿晶开裂和穿晶开裂）、气孔、咬边等缺陷。所以在焊接过程中，除应严格按照焊接工艺施焊外，在焊接过程中还应注意对根部和焊缝的保护。在焊后应对焊缝进行钝化处理。 4焊接材料的选择 母材材质焊条焊丝 烘干温度 （℃） 恒温时间 （分） Q235B、20G、L245、20#J426 J427 HO8Mn2SiA350—40060 16Mn J507HO8Mn2SiA350—40060 0Cr18Ni9A102H0Cr21Ni10150—20060 00Cr17Ni14Mo2A022 H00Cr19Ni12 Mo2 150—20060 若以上烘烤温度与焊条生产厂家的烘烤温度不符，要以焊条生产厂家规定的烘烤温度进行烘烤。 5焊接方法的选择 为保证焊接质量和管内清洁，对接焊缝一律采用氩弧焊打底的焊接方法。 管径≤80mm，壁厚≤6mm的对接焊口采用全氩弧焊接；其它对接焊口采用氩弧焊打底、手工电弧焊填充并盖面的氩电联焊的焊接方法, 角焊缝采用手工电弧焊。 6电焊机选择 采用目前国内较先进的、性能稳定、质量可靠、节能型的ZX7-400ST型逆变直流焊机或者硅整流焊机。 7焊材烘烤、发放及使用管理
管道焊接作业施工规程 一总则 1 适用范围 1.1 本规程适用于石油、化工、电力、冶金、轻纺等行业建设施工现场的碳素钢钢管（含碳量≤0.3%）的焊接，在施工中遵守本规程外，还应根据工程特点进行焊接工艺评定，编制详细的《焊接作业工艺评定指导书》； 1.2 适用于各种管道、各种材料的氩弧焊打底和全氩弧焊接； 1.3遵守设计文件技术要求和规定以及国家现行的管道施工及验收规范中管道焊接规定。 2 编制依据 目前现行管道施工及验收规范如下： GB50235---97 《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB50236---98 《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》DL5007----92 《电力建设施工及验收技术规范》（焊接篇）炼化建501--74 《高压钢制管道施工及验收技术规范》 SY0401-----98 《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY/T4071—93 《管道下向焊接工艺规程》 3 对材料的要求 管材、管件、阀件、焊接材料应具有出厂质量合格证书或按规范要求的质量复验报告。 4 焊接施工程序
二手工电弧焊 1 手工电弧焊焊前准备 1.1 焊缝的设置应避开应力集中区，便于焊接和热处理，并符合下列要求 1.1.1 钢板卷板相邻筒节组对，纵缝之间的间距大于3倍壁厚且大于100mm； 1.1.2 管道对接焊口的中心线距管子弯曲起点不应小于管子外径，且不小于100mm，与吊、支架边缘的距离不小于50mm； 1.1.3 管道两相邻对接焊口中心线的距离L，当公称直径小于
150mm时，L不小于管外径；当公称直径大于或等于150mm时，L不小于150mm； 1.1.4 管孔应尽量避开在焊缝上，如必须在焊缝及附近开孔时，在管孔两侧大于孔径且不小于60mm范围内的焊缝经无损探伤合格； 1.1.5 管子的坡口型式和尺寸的选用，应考虑保证焊接接头质量，填充金属少，作业条件好，便于操作及减少焊接变形等原则，并符合《手工电弧焊焊接接头的基本形式和尺寸》（GB986--80）规定； 1.1.6 钢管的切割与加工，对于焊缝级别高的管道宜采用机械方法进行，对焊缝级别低的管道可采用等离子切割、氧---乙炔火焰等热加工方法，但必须去除坡口表面的氧化皮，并将影响焊接质量的凸凹不平处打磨平整； 1.1.7 焊前将坡口表面及坡口边缘内侧不小于10mm范围内的油锈、漆垢等杂质清除干净，并不得有裂纹、夹层等缺陷； 1.1.8 为了防止焊接裂纹，减少焊接内应力，应避免强行组对焊缝； 1.1.9 钢管的组对要求： 1.1.9.1 等厚管子或管件的对口，应做到内壁齐平，内壁错边量要求：高级别焊缝不超过管壁厚的10%，且不大于1mm；低级别焊缝不超过管壁厚的20%，且不大于2mm； 1.1.9.2 不等厚对接焊件、组件组对要求： 当管件厚度小于或等于10mm，厚度差大于3mm及管壁厚度大于10mm，厚度差大于薄壁厚度的30%或超过5mm时，将超厚部分按4：1削薄；
浅析镁合金焊接技术的研究现状及应用 发表时间：2019-07-16T17:13:21.213Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：闫鹏华 [导读] 摘要：镁合金是金属结构材料中最轻的一种，具有密度小、比强度高、储量丰富、减震性好、可回收利用等优点，近年来受到广泛关注。 身份证号码：13013119881217XXXX 摘要：镁合金是金属结构材料中最轻的一种，具有密度小、比强度高、储量丰富、减震性好、可回收利用等优点，近年来受到广泛关注。随着焊接技术的发展进步，镁合金在航空航天、轨道交通、核电、军工等领域的应用日益增多，镁合金材料也被誉为“最有发展前景的结构材料”，其开发应用对于实现友好环保型社会具有重要的意义。目前，镁合金的加工技术主要以铸造为主，而其焊接技术发展相对缓慢，包括焊接冶金原理、焊接工艺控制、焊接材料生产技术等尚不成熟，因此深入开展镁合金焊接技术的研究是拓展镁合金材料应用的有效途径。文中主要对镁合金焊接技术研究现状及发展趋势进行阐述。 关键词：镁合金；焊接技术；研究现状；应用 引言 焊接是金属材料加工技术中一种重要的方法，目前镁合金成形研究还主要集中在压铸上。若要加工出尺寸更大、结构更复杂的镁合金零件，只能采用焊接成形。由于镁合金结晶温度区大、熔点低、化学活性大、导热系数和线膨胀系数高，致使在焊接的过程中容易出现气孔、热裂纹、夹杂、晶粒粗大等焊接缺陷。镁合金的焊接成为了制约镁合金应用的一大瓶颈，因此镁合金焊接技术成为了国内外很多学者研究的主要方向之一。本文主要介绍了镁合金材料的焊接技术发展的近况，并展望了未来的发展趋势。 1.镁合金焊接的特点 由于镁合金密度低，熔点低，热导率和电导率大，热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，且氧化物的熔点很高，使镁合金在焊接过程中会产生一系列的困难。 1.1粗晶问题 由于热导率大，故焊接镁合金时要用大功率热源、高速焊接，易造成焊缝和近缝区金属过热和晶粒长大，这是焊接镁合金时的主要特点之一。 1.2氧化和蒸发 由于镁的氧化性极强，在焊接过程中易形成氧化膜，氧化膜熔点高，密度大，易在焊缝中形成夹杂，降低了焊缝性能。在高温下，镁还容易和空气中的氮化合生成镁的氮化物，使接头性能变坏。镁的沸点不高，在电弧高温下很易蒸发。 1.3热应力 镁及镁合金热膨胀系数较大，约为铝的1.2倍，在焊接过程中会易产生大的焊接变形，引起较大的热应力。 1.4夹渣 镁合金化学性质活泼，在焊接高温下极易形成熔点高（2500度）密度大的MgO，它不易从密度较小的合金溶液中排出，从而形成片状的夹渣。 1.5气孔 镁合金的焊接过程中，气孔是最主要的缺陷之一。水分子在焊接过程中分解产生大量的氢，氢在镁合金溶液中的溶解度随着温度降低而减小，使熔池在凝固过程中析出大量氢，从而形成气泡且溢出熔池表面困难，从而在焊缝中形成较多的气孔。 1.6热裂纹 镁合金易与其它金属形成低熔共晶体，在焊接接头中易形成结晶裂纹。当接头处温度过高时，接头组织中的低熔点化合物在晶界处会熔化出现空穴，或产生晶界氧化等，产生所谓的过烧现象。此外，镁合金易燃烧，所以在熔化焊接时需要惰性气体或焊剂的保护。 2.镁合金焊接技术 2.1钨极惰性气体保护焊 钨极惰性气体保护焊法即是在惰性气体的保护下，根据钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，使用钨极惰性气体保护焊法来进行焊接，不会轻易融于金属，并且不会和金属发生反应，并且此焊法还有一个优点，就是能够在焊接过程中自动清除工件表面的氧化膜，并且能够很好的将化学性质较为活泼的有色金属、不锈钢、合金等进行焊接，适当调整电流的话，还能够将超薄的镁合金进行焊接而不会出现熔化。 2.2电子束焊 电子束焊接是利用高电场产生的高速电子，经汇聚形成的高速电子流撞击被焊金属的接缝，使其动能转化为热能，从而令金属熔化而形成焊接的一种方法。镁合金因具有较低的熔点、较高的化学活性及高的热导率，镁合金焊件接头强度一般低于母材。电子束焊接是在真空下进行，焊接过程不受氧气等气体的影响，热损失很小，加热速度快，电子束焊无论是对镁合金薄件还是厚件均可一次焊透。采用电子束焊时，由于镁合金的蒸汽气压较高，因而所形成的小孔尺寸比其它金属大，易在焊缝根部形成气孔。因此，要求在焊接中密切监控操作工艺以防止熔融金属过热产生气孔。采用诸如使电子束沿着圆周震动和减少电子束聚集度等操作工艺，将有助于获得良好的焊接质量。此外，熔融镁的表面张力很小，比铝小50％，因此在焊接过程中很容易发生焊缝下榻。研究表明，与激光焊相比，使用电子束焊得到的镁合金接头质量更好，焊接速度更高。 2.3搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。使用此法来进行镁合金焊接可以作为一种固相焊接方法，能够用于熔点较低的金属（如铝、镁等）焊接，并且在焊接之前不用进行严格的表面清理，也不会造成较大的环境污染，是一种较为环保绿色的焊接方法。 2.4激光焊接 激光焊接是一种高能密度的焊接工艺，在焊接时，激光器产生激光束照射到待焊区域，待焊区材料汽化并在束流压力和蒸汽压力的共