鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的氣焊工藝研究

　　不銹鋼與紫銅的物理及化學(xué)特性差異較大,焊接時(shí)焊縫及熔合區(qū)容易產(chǎn)生裂紋、晶間腐蝕和氣孔等質(zhì)量問(wèn)題?；阢t鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的理、化特性和焊接特性，針對(duì)熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等產(chǎn)生的原因，選擇合適的填充材料、氣焊焊接火焰，憑借焊接技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)苡行Ы档蛢烧吆附咏宇^處熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問(wèn)題的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的高質(zhì)量氣焊焊接。

　　關(guān)鍵詞:鉻鎳奧氏體不銹鋼管；紫銅管；氣焊工藝；技術(shù)論文

　　不銹鋼與紫銅的物理及化學(xué)特性差異較大,焊接時(shí)焊縫及熔合區(qū)容易產(chǎn)生裂紋、晶間腐蝕、氣孔等質(zhì)量問(wèn)題。本文旨在從焊接工作的實(shí)踐操作中，總結(jié)紫銅與鉻鎳奧氏不銹鋼氣焊焊接經(jīng)驗(yàn)，研究合理的紫銅管與鉻鎳奧氏不銹鋼管的氣焊焊接工藝,克服兩者焊接過(guò)程中的裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問(wèn)題。

　　1 母材的物理特性

　　1.1鉻鎳奧氏體不銹鋼的物理特性

　　鉻鎳奧氏體不銹鋼管的鑄成材料是鉻鎳奧氏體不銹鋼, 具有高韌性和塑性,但強(qiáng)度較低，無(wú)磁性, 耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng),熔點(diǎn)為1370~1400℃, 導(dǎo)熱率較小,約為21.35W(/m?K)，共晶線膨脹系數(shù)略為18.7×10-6/℃。

　　1.2紫銅的物理特性

　　紫銅即純質(zhì)的銅,雜質(zhì)含量低于1%。紫銅柔韌性好,有較好的延展性,密度較大，抗腐蝕性也較強(qiáng)。其熔點(diǎn)為1083℃,導(dǎo)熱率較高,略為385.2W(/m?K)，線膨脹系數(shù)略為16.4×10-61/℃,

　　2母材的焊接性

　　2.1不銹鋼管的焊接性

　　鉻鎳奧氏體不銹鋼焊接性良好,該類鋼材廣泛應(yīng)用于要求耐酸腐蝕的管道。其焊接時(shí),一般不會(huì)出現(xiàn)冷裂紋，因此焊接時(shí)無(wú)須一些特殊的工藝措施。差強(qiáng)之處為當(dāng)焊絲選擇及焊接工藝運(yùn)用不當(dāng),容易出現(xiàn)熱裂紋及接頭喪失抗晶間腐蝕的能力。

　　2.1.1晶間腐蝕:在450~850℃間會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕,危險(xiǎn)的溫度為650℃。隨著鉻鎳奧氏體不銹鋼中含碳量的增加, 碳化鉻在晶界的生成也隨之增多,產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向也隨之增加。如果焊接方法不當(dāng),焊后極可能出現(xiàn)晶間腐蝕。

　　2.1.2熱裂紋:如果焊絲或熔劑選用不當(dāng),會(huì)使焊縫晶粒粗大、雜質(zhì)增多,促使熱裂紋產(chǎn)生。

　　2.1.3氣孔:高溫熔化狀態(tài)下,浮于熔池表面的三氧化二鉻會(huì)阻礙金屬的熔化,不利于焊縫處結(jié)晶顆粒的結(jié)合,促使焊縫產(chǎn)生氣孔。

　　2.2紫銅管的焊接性

　　紫銅易變形,焊透性差,由于熱導(dǎo)率大,焊接區(qū)不容易加熱到熔點(diǎn),容易產(chǎn)生未熔化和未焊透現(xiàn)象。

　　2.2.1氧化性:常溫下銅不易被氧化,但高溫時(shí)銅容易被氧化,生成氧化亞銅(Cu2O), 氧化亞銅分布于銅的晶界上,它使焊接接頭的機(jī)械性能降低。

　　2.2.2熱裂紋: 銅在液態(tài)下易氧化生成氧化亞銅，它溶于液態(tài)銅而不溶于固態(tài)銅，冷凝過(guò)程中晶間容易生成低熔點(diǎn)的Cu2O-Cu共晶,銅材中Bi、Pb(鉍、鉛)等雜質(zhì)在熔池結(jié)晶過(guò)程中生成低熔點(diǎn)共晶Cu+Bi(熔點(diǎn)270℃)和Cu+Pb(熔點(diǎn)326℃)，分布于焊縫金屬的晶界處。高溫時(shí)焊縫及熱影響區(qū)的低熔點(diǎn)共晶重新熔化，由于焊接應(yīng)力，焊縫或熱影響區(qū)就出現(xiàn)熱裂紋。

　　2.2.3氣孔:銅在焊接時(shí),熔池中會(huì)析出擴(kuò)散氫,在熔池凝固過(guò)程中,氫氣體來(lái)不及逸出,在焊縫中容易出現(xiàn)氫氣孔。

　　3焊接工藝

　　3.1焊前準(zhǔn)備

　　3.1.1接頭清理

　　焊前應(yīng)對(duì)不銹鋼管和紫銅管焊接接頭進(jìn)行清理，用砂布或銼刀將表面的雜質(zhì)、污垢清除干凈，同時(shí)焊口管內(nèi)也必須清理干凈，之后用0號(hào)細(xì)砂打磨表面，直至露出金屬光澤

　　3.1.2選擇填充材料

　　奧氏體不銹鋼與紫銅的導(dǎo)熱率和線膨脹系數(shù)相差較大,焊接時(shí)接頭處會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力,易導(dǎo)致焊縫處產(chǎn)生裂紋。采用純銅和銅合金做填充材料,焊縫中含銅量較高,結(jié)晶時(shí)奧氏體晶粒間低熔點(diǎn)的銅液較多,對(duì)裂紋會(huì)產(chǎn)生一定的愈合作用。因此,選用黃銅焊絲作為氣焊焊接鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的填充材料,焊絲224(硅黃銅焊絲)含一定量的鎳、鉻,能增強(qiáng)接頭焊縫的耐腐蝕性和抗拉強(qiáng)度。焊劑可選用硼砂。

　　3.2操作技術(shù)

　　3.2.1焊接定位

　　先進(jìn)行定位焊，定位焊縫長(zhǎng)度取20—25mm，間距約200—300mm。定位焊使用焊絲與正式焊接時(shí)相同，焊接前在間隙內(nèi)涂一層熔劑，火焰功率比焊接時(shí)稍大些。對(duì)于大焊件，宜用分段對(duì)稱定位焊法，且焊縫余高不能超過(guò)坡口深度的2/3。為減少焊接應(yīng)力，防止出現(xiàn)裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問(wèn)題，焊前也應(yīng)預(yù)熱。

　　3.2.2焊接技術(shù)

　　紫銅導(dǎo)熱率高，應(yīng)使用比焊一般碳鋼大1—2倍的火焰能量焊接，同時(shí)鉻鎳奧氏體不銹鋼與紫銅氣焊焊接的火焰應(yīng)使用中性焰,不能使用氧化焰或碳化焰,氧化焰易使熔池氧化,生成氧化亞銅,引起熱裂紋,碳化焰則含過(guò)量的氫,易使焊縫產(chǎn)生氣孔。

　　焊嘴、焊炬的號(hào)數(shù)根據(jù)管子厚度和大小來(lái)定。壁厚大于4mm，需開(kāi)V型坡口進(jìn)行焊接。焊接時(shí)先對(duì)紫銅管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度薄管、小尺寸焊件取400—500℃(以銅管焊縫處發(fā)黑為宜)，厚大管需600—700℃(以銅管焊縫處發(fā)黑為宜)，小件整體預(yù)熱，大件局部預(yù)熱，局部預(yù)熱，預(yù)熱可用氧—乙炔焰進(jìn)行。在接近焊接溫度后將火焰移向鉻鎳奧氏體不銹鋼管, 焊嘴與管子的切線夾角為60~70°,焰心距縫口表面4~5mm,焊絲與焊嘴的夾角為90°, 焊接時(shí)將焊絲不斷地挑熔劑向焊縫處熔敷。焊嘴應(yīng)偏向銅管, 焊接速度要快,以避免鉻鎳奧氏體不銹鋼管溫度過(guò)高。如果填充金屬落于不銹鋼上不能熔和,說(shuō)明溫度過(guò)高,應(yīng)把火焰提高,暫緩焊接使不銹鋼的溫度稍微降低些，然后再進(jìn)行焊接；若兩者焊接時(shí)間較長(zhǎng),可先在不銹鋼接頭表面堆焊一層黃銅再進(jìn)行焊接,焊接效果更好。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)積累的不銹鋼管與紫銅管氣焊成功焊接經(jīng)驗(yàn)，制定科學(xué)合理的鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的氣焊焊接工藝,將鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管進(jìn)行牢固地焊接,并有效降低焊縫熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問(wèn)題的出現(xiàn),提高焊接質(zhì)量。本文在分析鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的理、化特性和焊接特性的基礎(chǔ)上，針對(duì)熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等產(chǎn)生的原因，選擇特定的填充材料、合適的氣焊焊接火焰和憑借焊接技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)苡行Ы档蛢烧吆附咏宇^處熱裂紋、晶間腐蝕、氣孔等問(wèn)題的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的高質(zhì)量氣焊焊接。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[3]俞逢英.高 級(jí)電焊工工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

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