铝合金壳体端法兰角焊缝TIG焊打底MIG焊填充盖面气密性研究

姜文博等

摘 要：作为气体绝缘件数封闭开关设备[以下简称GIS（Gas Insulated Switchgear）]铝合金壳体的制造厂家来说，气密性是衡量GIS产品质量的标准之一，也是衡量壳体焊接质量的重要标准之一，为进一步提高GIS铝合金壳体端法兰角环缝的焊接质量，文章针对端法兰角环缝漏气的原因进行分析，并对铝合金筒体端法兰角环缝焊接方法：TIG焊打底、MIG焊填充和盖面的焊接可行性进行阐述，尽而提高铝壳体端法兰角环缝的气密性。

关键词：GIS；铝合金壳体；角环缝；气密性；TIG；MIG

前言

当前，GIS铝合金壳体端法兰传统的焊接方法为：MIG打底、填充、盖面和TIG重熔焊接工艺。这种焊接方法虽然焊脚尺寸和外观质量能满足产品需求，但是由于MIG焊的特点（焊接过程中易产生未焊透、夹渣等缺陷），在制造过程中经常出現筒体角环缝内部存在未焊透、未融合、夹渣等缺陷，这些问题一定程度上影响焊缝质量，存在漏气隐患，见图1。

为解决上述问题对产品质量的影响，尽量消除其质量隐患，我们尝试通过焊前保持焊缝清洁、焊前辅助预热（见图2）等措施尽量消除焊接缺陷。

通过采取上述措施，虽然在一定程度上缓解MIG焊对焊缝质量的影响，但是存在如下问题：（1）需要额外增加一套加热设施，无形增加制造成本；（2）操作者的劳动量额外增加；（3）无法从根本上消除MIG焊的固有缺陷。

1 TIG打底焊原理

TIG焊是在惰性保护气体（Ar2）环境下，使钨电极和母材间产生电弧，使母材以及添加焊材熔融、焊接的方法[1]，在焊接过程中，待母材熔化后再添加焊丝进行熔焊，这样就避免了工件母材与焊缝不能很好熔合的情况，由于TIG焊的焊接速度较慢，我们设想在端法兰角环缝打底焊过程中采用TIG焊进行焊接，这样就能够清楚的观察熔池的状况，这样就能避免焊缝根部出现缺陷。

2 技术方案

（1）焊接试件的准备（表1）。（2）投制实验焊件的主筒体的材质为5052-H112，具体的化学如下（详见表2）。（3）所选焊接材料为ER5356，焊丝直径φ1.6mm，具体化学成分如下（详见表3）。（4）焊接方法：外角环缝外缝TIG打底（少量送丝），MIG填充、盖面，外角环缝TIG焊，其中TIG打底焊接工艺参数如下（详见表4）。由于TIG打底的时候焊接速度较慢，可以通过焊帽清晰的观察到焊缝熔池的状态，待主筒体与端法兰根部都熔化后，再添加焊丝，这样就避免了焊缝根部产生不必要的缺陷。（5）观察焊缝内部组织。我们将所焊试件焊缝处进行剖析，观察焊缝内部组织结构，如图3所示：

焊缝内部未发生有裂纹、未焊透的缺陷。

（6）焊接工艺评定。试件按JB/T4734-2002进行机械性能试验，检测试验结果合格（表5）：

3 结束语

（1）根据JB/T4734-2002附录焊接工艺评定的要求，对10mm厚铝板5052焊接试件的对接环缝进行机械性试验，达到要求，拉伸、弯曲试验均合格。（2）铝合金壳体端法兰角环缝采用TIG打底、MIG填充、盖面的焊接方法焊接后角环缝焊缝内部无未焊透、裂纹的缺陷，焊接质量良好，可有效的降低GIS铝合金壳体端法兰角环缝的漏气率。

参考文献

[1]潘际銮，郭世康，王其隆.焊接手册（第一卷）[M].北京：机械工业出版社，100-101+151-152.

作者简介：姜文博（1987-），男，2009年7月毕业于河南科技大学材料成形及控制过程专业，本科，工学学士，现从事铝筒体焊接方面的制造及研究工作。