对于浓硝酸（浓度＞99.8%）冷却器的纯铝管道，由于其材料本身的特点及其焊接工艺的特殊性，需要采用先进的设备和合理的焊接工艺以满足生产要求。
铝及铝合金材料在现代工业生产中的应用十分广泛。在化工行业，它是一种较常见的工艺管材。铝具有许多优良的特性，不仅密度小，抗氧化腐蚀性能好，而且还有良好的导电导热性，在空气中，铝的表面极易形成一层致密的Al2O3氧化膜,这层氧化膜能阻止母材进一步被氧化，由于这一特点，使铝金属在浓硝酸储存和浓硝酸输送管线中得到了广泛的应用。本文以我公司年产三万吨浓硝酸（浓度＞99.8%）装置中的浓硝酸冷却器的制作为例，简要阐述工业纯铝管道的两种不同的焊接工艺方法，并进行比较，选择出更加合理的焊接工艺以应用于生产中。
由于铝及其合金材料本身的特点及其焊接工艺的特殊性，决定了工业纯铝管道的焊接工艺要求与一般碳钢材料不同，某些方面较碳钢的焊接工艺差别比较大。
浓硝酸冷却器是φ108mm×6mm（或φ89mm×5mm）的铝管和铝弯头组对焊接而成的多组S形排管，其单组排管形状如图1所示。冷却器所用材质为工业纯铝LF2，焊接工艺的焊丝采用ER1100，排管由不锈钢架支撑，不锈钢架与排管接触部位使用橡胶垫隔开。
图1 单组排管形状示意
焊前准备
冷却器的预制是在室内和现场安装焊接的。由于工业纯铝材质较软，标准电位值大（约-1.67V）,单组排管预制完成后，摆放场地上应铺设4mm厚的橡胶垫，以防长时间放置产生电位腐蚀；而且，其制作必须与碳钢、不锈钢等设备制作分开进行。所需要的工具为：手工交流氩弧焊机、不锈钢丝刷、铝质水平尺、木榔头、尼龙绳和大弯牙锉刀等。设备在制作安装过程中吊装时要采取保护措施，以防损伤管道表面，索具外面要套上橡皮管。
焊接工艺及操作技术
冷却器的焊接设备是北京东升电焊机厂生产的WSE-315手工交直流两用氩弧焊机。焊接前工作人员应对焊接设备进行全面的检查和调试，保证水、气无泄漏，测试高频引弧正常及电流稳定，氩气纯度不低于99.99%。焊丝使用前应进行化学清洗，其处理过程为：酸洗—碱洗中和—清水冲洗。管材接头部位丙酮除油后，使用大弯牙锉刀清理掉焊缝两侧大约30mm的氧化膜，并开坡口，具体焊接规范如下表所示。
焊接规范表
nextpage
第一种焊接工艺为加衬环的焊接工艺方法，其焊接接头形式如图2所示。该焊接工艺因为增加了衬环，焊接过程中操作起来相对较容易一些。
图2 加衬环
图3 不加衬环
第二种焊接工艺为不加衬环不留间隙的方法，其焊接接头形式如图3所示。该焊接位置为水平固定，部分操作要领同样适用于第一种焊接工艺。具体内容为：
1.引弧时必须采用高频引弧，不允许工件与钨棒直接接触引弧，因为冷的钨棒极易引起爆破喷钨，造成熔池夹渣，影响焊缝质量。
2.熄弧操作正确与否也将严重影响焊缝质量和成形美观，因此要求熄弧时应将弧坑填满，并逐渐缩小熔池，避免产生缩孔，终点的结合处应焊过约20～30mm。
3.引弧后首先预热起焊点坡口部位，然后压低电弧，使坡口内的金属完全熔化，当熔化金属开始向里面塌陷的时候，迅速送入焊丝，并要注意焊丝每一次的送入时机。随着焊接操作由六点钟位置进入到三点钟（或九点钟）位置，焊接速度应越来越快，尤其是二点钟位置到十二点钟位置（或十点钟位置到十二点钟位置），要连续推丝，焊枪移动更快，否则易产生焊瘤，遇到定位焊时，可适当拉大电弧，放慢速度以保证焊透。整个焊接过程中都应该使焊丝、焊枪都处于正确的空间位置。
4.焊接完毕后进行外观检查和20%RT射线检查，确保焊缝达到二级标准，然后对整台冷却器进行水压试验，保证相关指标均满足技术要求。
焊接工艺对比
从图2和图3可以看出，第一种焊接接头坡口间隙比较大，这就大大增加了焊工的工作量，也消耗了更多的焊材，同时由于采用了衬环，使得衬环处的内径变小，影响了流量，为了达到工艺要求，而不得不采用直径更大的管材，增加了制造成本。对于第二种焊接工艺，由于取消了衬环，采用了不留间隙的焊接接头形式，使得焊接工作量大大降低，同时采用更细的管材而降低了制造成本。虽然第二种焊接工艺操作起来相对要困难一些，但是通过专门训练的工作人员完全可以达到焊接技术要求。因此，第二种焊接工艺值得推广使用。
硝酸车间自1998年建厂投产以来，冷却器几经更换，最初采用第一种焊接工艺，之后采用第二种焊接工艺，两种焊接工艺制作的冷却器使用年限均为3年左右。生产实践证明，即使采用可靠的焊接方法（如氩弧焊）配以纯度较高的焊丝，严格按照焊接工艺规程焊接，焊接接头的耐腐蚀性能仍然低于母材。因此，研制更先进的焊接设备和更优良的焊材，制定更加合理的焊接工艺规程，将是摆在焊接工程技术人员面前的一项艰巨的任务。
