张坚伟
广州市广容机电设备安装有限公司
摘要：针对铝工艺管道安装遇到的焊接变形和冷煨弯变形的技术难题，提出了解决的方法以及总结了在工程施工中的实践经验。
关键词：铝管；辅助夹具；大半径弯头
0引言
目前，大部分工艺管道均采用不锈钢材质，很少采用铝管材质。因为铝管自身熔点低，对焊接技术要求较高的原因，很多时候不被采用。同时也因为铝管的重量轻、导热性良好和耐腐蚀的性能，被广泛用于汽车、轮船、航天、航空、电器、农业、化工、机电、家居等领域。本文涉及的就是在化工领域的利用，采用6061系列铝管输送硅酸铝粉末的系统管道安装。硅酸铝粉末呈颗粒状，在输送过程中极易因为管道焊接的不平整发生堆积，继而影响输送的速度及管道内压力，长时间的堆积将严重威胁到管道的使用安全。
为了解决现实施工中遇到的实际难题，经过多次改进实践，在工程施工过程中增加了部分较为新颖的做法。
1、半封闭式焊接固定辅助夹具
（1）、半封闭式焊接固定辅助夹具的必要性
管道输送系统采用的管材时6061系列铝管，铝材的熔点低，在焊接过程中极易发生变形，焊口焊接对接的水平度偏差。焊接时如果两管道同心度偏差太大，就会出现错位情况，一旦错位，粉料就必定会再这个位置堆积结块，就会严重影响系统的稳定性。所以为了避免管道对焊时出现错位的情况，需要一种可以固定铝管的辅助夹具。
（2）夹具的制作和使用
以Φ108mm的铝管的夹具使用为例，首先采用一段长250mm，Φ140mm的不锈钢管，切除120°的弧长，形成半封闭式套筒，然后在距离套筒两端的30mm处共设置6颗M16的螺栓，用于固定需要焊接的铝管，这样就形成半封闭式焊接固定辅助夹具。使用时，只需把夹具两段铝管的焊接口放置在两段铝管的对接口的处，使对接口处于夹具的中部，调整夹具上的6颗螺栓，使两段铝管调节至水平，焊口对接不存在错位，上紧螺栓使之固定牢固后即进行焊接，焊接完成三分之一焊口后，调松螺栓，转动套筒120°，再次拧紧螺栓固定，便可继续进行焊接。
2、高纯度氩气保护的铝管焊接技术
目前国内焊接铝管多采用氩弧焊，同样是由于铝材熔点低，铝及其合金加热温度到达熔点时，很快从固态转变为液态，为了保证铝管焊口内部无氧化物，需要使用高纯度氩气作焊接保护气体。氩气的纯度需要达99.99%。
铝管焊接对电源也有很高的要求：为了保证焊缝的功率密度大，焊速越快，焊缝质量好，因此需要保证焊接过程中电流在180A-200A范围内，同时电压波动也稳定平滑。具体的焊接技术要点：
1）焊接前钨针端打磨至圆钝，电流调成适用的电流。
2）把焊枪的钨极端部对准焊缝起焊点，钨极与工件之间距离为1-3mm按下焊开关，提前送气，放电引弧，焊枪保持70°-80°倾角，焊丝倾角为11°-20°焊枪作直线匀速移动，并在移动过程中观察熔池，焊丝的送进速度与焊接速度要匹配，焊丝不能与钨极接触，以免烧坏钨极、焊枪。
3）焊接结束时，焊缝终端要多添加些焊丝金属来填满弧坑。熄灭电弧后，在熄弧处多停留一段时间，使焊缝终端得到充分氩气保护，防止氧化。
4）利用焊机的电流衰减装置，在焊缝终端结束前关闭控制按钮，此时电弧继续燃烧，焊接继续，直至电弧熄灭，保证了焊缝端部不至于烧穿，保证焊缝质量。
5）重要结构的焊接件，焊缝的两端要加装引弧板和熄弧板。焊接引弧在引弧板上进行，熄弧在熄弧板上进行，保证了焊缝前点和终端的质量。
3、大半径弯头小曲率冷煨弯技术
在粉料输送管道转弯位置输送阻力较大，使用标准弯头的话，粉料在此处最易堆积，影响物料的输送，更容易使压力不平衡，甚至使管道堵死。大半径弯头均是由厂家定做，也有部分是在工地现场由施工人员采用弯管器直接煨弯。但是因为铝管的材质偏软，使用弯管器煨弯时会使管道受力接触点塌陷变形，所以不能用弯管器煨弯的办法，只能从厂家定做。
由于定做的材料和工程显示安装的误差，发现定做的煨弯管的曲率符合现场的实际情况要求，需要做稍微的调节。一般这种大管径的煨弯都是采用热煨弯技术，但是明显的，施工现场的工程环境是不允许采用热煨弯技术的。于是我们现场制定了小曲率冷煨弯方法。
首先要做两个固定的支架，用于卡住弯管的一端，然后利用千斤顶在弯管的另一端施压，调节弯管的曲率。该方法的重点是在于如何保护管件不变形，铝管材料质软，厚度为4mm铝管在外部应力集中的情况下也是容易发生变形。在弯管与支架和千斤顶接触部位套上套管，同时在套管和弯管里灌满细沙，借用细沙的柔性来缓冲和传递局部应力，由此能够分散千斤顶作用时的集中应力。另外，弯头拐点的位置无法使用套管，我们是利用钢板虾接的方式做了拐点的简易套筒。使得整段弯管的径向受力平衡，避免了应力集中造成弯管变形的发生。下面图3为大半径弯头小曲率冷煨弯技术的要点示意图，图4为经过煨弯的现场实物照片。
4、结语
通过对现场施工技术的改进，效果较好，解决了铝管容易变形的技术难题，创新的半封闭式焊接辅助固定夹具在其他管道材料的焊接上同样适用，能很好的提高对接焊缝的焊接质量。高纯度氩气保护的铝管焊接技术的利用也非常大的提高了铝管的焊接质量，大大降低了返修率的同时也提高了焊接速度。大半径弯头小曲率冷煨弯技术同样可以延伸至其他材质偏软的管材和薄壁管道的工地现场大弯头的制作上，可以为其他需要现场制作大弯头的工程提供参考及一种有效的解决方案。铝工艺管道安装技术的改进很值得同行的借鉴和推广运用。