铝合金螺旋管双丝焊接工艺技术研究(4)
1.4.2 螺旋管焊接工艺参数与焊缝形貌的关系
螺旋焊管焊缝的余高、形貌等是影响管道运行中产生低周疲劳效应的重要因素，焊缝与母材的平滑过渡对于降低高压输气管线的应力集中极为重要。螺旋管焊接中，内外焊均为下坡焊（如图1.6所示），由于焊接过程中的电弧力、重力等的作用，内焊缝容易形成马鞍形，外焊缝容易形成中凸焊道[19]。螺旋埋弧焊管焊接工艺参数对焊缝形貌有很大影响，毕宗岳、王海博和王高峰对这种影响关系进行了研究[20]。通过对螺旋埋弧焊焊管焊缝形貌的试验研究和分析，进一步优化了焊接工艺参数，并在实际生产中通过有效控制，使焊缝形貌的主要指标达到了预期目标值，其中焊缝余高可控制在1.3-2.2mm，过渡角大于110°，重合量大于1.5mm。由于焊缝形貌的改善，既提高了焊缝质量和防腐质量，又降低了防腐成本，同时也为企业带来了可观的经济效益。
图 1.6 螺旋管内外焊焊接示意图
1.5 课题主要研究内容
本课题主要针对6mm厚的5083铝合金板，利用双面TIG对称焊进行焊接，研究5083的焊接工艺，并对接头微观组织进行分析，确定5083铝合金的焊接工艺参数。主要的研究内容如下：
（1）针对螺旋管焊接成型的特点，制订双面双弧TIG立焊研究方案，构建双面双弧TIG立焊焊接试验系统；
（2） 以6mm厚5083铝合金试板为研究对象，研究焊接电流、弧长、枪间距和焊缝成形之间的关系，通过研究对比不同的焊接参数，获得最优参数方案，确定合适的焊接工艺规范参数。辅助进行8mm和10mm5083铝合金试板的双面TIG焊接试验。
（3）分析焊缝的宏、微观组织，测试接头强度、显微硬度，建立工艺规范与焊接质量参数之间的关系。
2 试验材料、设备及方法
2.1 双面双弧TIG 立焊试验方案设计
铝合金螺旋管拟在3点钟或9点钟位置进行施焊，本试验中为了模拟该过程，采用立向上焊的方式进行焊接。将夹具竖直装在行走装置上，试板竖直装夹在夹具上，两TIG焊枪水平对称固定在试板的正反两面。焊接时，焊枪固定不动，行走机构带动试板做向下运动，实现立向上焊接。图2.1为试验方案示意图。
图2.1 焊接系统示意图
整套焊接设备包括两台焊接电源、一台控制器、一个送丝机、一个行走机构、两把TIG焊枪、支架、夹具和两套水冷系统。焊接电源为松下YC-500WX4 N型焊接电源。控制器可控制引弧、收弧和行走机构。焊枪固定在支架上，夹具放置在两焊枪中间并与行走机构连接。送丝机构对正面焊缝进行送丝。送丝机构上有开关和调速钮，可单独控制。如图2.2、2.3所示。
图2.2 焊接设备
图2.3 焊枪与夹具
2.2 试验材料
本试验采用的母材为5083铝合金试板，试板尺寸为300mm*200mm*6mm，不开坡口。5083铝合金的化学成分如表2.1所示。试验所用焊丝牌号为5183，化学成分如表2.2所示。
表2.1 5083铝合金化学成分
Fe Si Cu Mg Zn Mn Ti Cr
0.4% 4.0-4.9% 0.25% 0.4-1.0% 0.05-0.25%
表2.2 5183铝合金焊丝化学成分
牌号 Si Fe Cu Mn Cr Zn Ti Mg AL
Er5183 0.07 0.1 0.03 0.68 0.12 0.021 0.1 5.1 余量