李博強(qiáng)　賈昕宇　譚茜茜　雷強(qiáng)

摘要：對(duì)鋁合金導(dǎo)電管焊接接頭進(jìn)行X射線檢測(cè)組織分析，發(fā)現(xiàn)接頭中出現(xiàn)氣孔、夾渣、未熔合及未焊透等缺陷。詳細(xì)分析接頭缺陷的產(chǎn)生原因，通過(guò)優(yōu)化坡口結(jié)構(gòu)、焊接方法、調(diào)整焊槍位置及焊接參數(shù)，消除了導(dǎo)電管焊接接頭出現(xiàn)的缺陷。

關(guān)鍵詞：鋁合金導(dǎo)電管;焊接缺陷;X射線檢測(cè);焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG457.14 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-2303（2020）01-0114-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.01.22

0 前言

近年來(lái)隨著電力行業(yè)超高壓、特高壓輸電設(shè)備的應(yīng)用與生產(chǎn)，對(duì)開關(guān)設(shè)備的要求日漸苛刻。特高壓開關(guān)設(shè)備導(dǎo)電管為6系列鋁合金，比強(qiáng)度和比剛度高，易于成型，具有良好的抗蝕性和可焊性[1-2]。但是鋁合金強(qiáng)的氧化能力、熱膨脹系數(shù)導(dǎo)致其在焊接過(guò)程容易形成氣孔、夾渣、未熔合及未焊透缺陷[3-5];由于高壓開關(guān)導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)的特殊性，焊縫根部采用鎖底結(jié)構(gòu)難以清理熔透，也容易出現(xiàn)未熔合及未焊透缺陷;此外，導(dǎo)電管材料壁厚大，采用MIG多道焊焊接工藝，焊接過(guò)程容易出現(xiàn)氣孔、夾雜缺陷[6-9]。本文通過(guò)優(yōu)化坡口結(jié)構(gòu)及焊接工藝，有效地解決了導(dǎo)電管焊縫氣孔、夾雜、未熔合及未焊透等缺陷。

1 存在的問(wèn)題

1.1 導(dǎo)電管材料及方法

導(dǎo)電管材料為壁厚15 mm的6063-T6鋁管和6A02-H112鋁棒，選用LAW 520W ESAB焊機(jī)。采用自動(dòng)MIG焊，焊后對(duì)導(dǎo)電管棒進(jìn)行機(jī)加工，表面粗糙度6.3 μm。坡口形式如圖1所示，采用鎖底接頭，V型坡口角度60°，焊接材料采用進(jìn)口的SAl5356焊絲，焊絲直徑φ1.6 mm，焊槍在平焊位置施焊。焊接參數(shù)如表1所示，機(jī)械加工后導(dǎo)電管如圖2所示。

1.2 導(dǎo)電管X射線檢測(cè)

導(dǎo)電管焊接完成后對(duì)表面進(jìn)行機(jī)械加工，表面粗糙度為6.3 μm，并對(duì)焊縫部位進(jìn)行X射線探傷檢測(cè)。探傷照片如圖3所示，焊縫部位存在未熔合及未焊透現(xiàn)象，并超出國(guó)標(biāo)GB/T 22087-2008《鋁及鋁合金的弧焊接頭缺欠質(zhì)量分級(jí)指南》D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。1.3 焊縫金相檢測(cè)

為了更詳細(xì)地觀察焊縫內(nèi)部缺陷，對(duì)導(dǎo)電管進(jìn)行橫向剖切，接頭金相組織如圖4所示，存在根部未焊透、氣孔、未熔合等缺陷。

1.4 缺陷原因分析

從鋁合金物理性能上看，導(dǎo)熱性強(qiáng)、線膨脹系數(shù)大，必須采用能量集中的熱源才能保證熔合良好。從化學(xué)性質(zhì)上看，鋁合金表面極易形成難熔的氧化膜，不僅會(huì)造成焊縫夾雜物，而且因吸附大量水分可促使焊縫產(chǎn)生氣孔。從焊接工藝上看，由于坡口形式為V型，坡口間隙小，焊接工藝不當(dāng)時(shí)不能很好地熔合坡口面。從坡口設(shè)計(jì)上看，由于坡口根部未留有間隙，導(dǎo)致根部出現(xiàn)一定的未熔合現(xiàn)象。

2 導(dǎo)電管焊接工藝改進(jìn)

2.1 工藝方法

采用鎖底接頭形式，U型坡口角度30°，根部預(yù)留2 mm間隙，鈍邊預(yù)留1.5 mm，如圖5所示，焊槍偏離水平位置10°，上坡施焊并擺動(dòng)焊槍。焊接示意如圖6所示，焊接參數(shù)如表2所示。

2.2 焊縫金相檢測(cè)

對(duì)導(dǎo)電管進(jìn)行橫向剖切，焊縫金相組織如圖7所示。由圖7可知，焊接接頭根部熔合良好，焊縫組織致密，焊縫填充區(qū)無(wú)氣孔產(chǎn)生。

2.3 導(dǎo)電管滲透檢測(cè)

基于以上工藝改進(jìn)對(duì)導(dǎo)電管焊縫進(jìn)行機(jī)加工后如圖8所示，接頭無(wú)縫隙。為了更好地觀察焊縫熔合情況，對(duì)導(dǎo)體表面及內(nèi)部焊縫進(jìn)行著色探傷，標(biāo)準(zhǔn)按照J(rèn)B/T 4730.5-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第5部分：滲透檢測(cè)》執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)焊接接頭良好，如圖9所示。焊接質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB/T 22087-2008《鋁及鋁合金的弧焊接頭缺欠質(zhì)量分級(jí)指南》D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于鎖底接頭結(jié)構(gòu)導(dǎo)電管，焊接方法、坡口形式、根部間隙、鈍邊等直接影響焊縫質(zhì)量。

（2）通過(guò)焊接參數(shù)調(diào)整、焊接位置偏離水平位置10°的上坡焊并擺動(dòng)焊槍對(duì)于消除焊接導(dǎo)電管的焊縫氣孔具有良好作用。

（3）通過(guò)改變坡口形式以及減薄鈍邊能夠有效消除焊縫未焊透及未熔合。

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