紫銅的焊接性及焊接方法

紫銅管的焊接性及其鎢極氬弧焊的焊接趙起超一九九五年新疆獨山子乙烯工程，由我公司承建的空分工程中，從氧氣壓縮機到充瓶間有一根管線的材質(zhì)是紫銅的。這是我公司有史以來第一次焊接紫銅管。因我的焊接技術(shù)全面和工作態(tài)度好，經(jīng)項目部的領導和焊接技術(shù)員研究決定，讓我承擔紫銅管的焊接。經(jīng)過練習、做工藝評定到紫銅管焊接完成，用時一個月。經(jīng)射線探傷檢驗一次合格率達到了90%，獲得了業(yè)主的好評。下面就是我焊接紫銅管的一些心得體會?！?、紫銅純銅的色澤呈紫紅色，故稱紫銅。在潮濕空氣中銅表面會產(chǎn)生一層堿式碳酸銅，俗稱銅銹（銅綠）。銅中常含少量的鉍、鉛、硫、氧、磷、銻、砷等雜質(zhì)元素，所所有雜質(zhì)都會降低銅的導電性，其中尤以磷為最明顯，但是磷是銅的一個很好的脫氧劑，所以磷在銅中還是屬于有益的元素。銅不論在冷態(tài)或熱態(tài)都有很高的塑性，但強度和硬度較低。通過冷加工可以提高銅的強度。但此時塑性明顯降低（約降低到6%），導電率也下降1-3%。冷加工后的銅經(jīng)550-600°C退火，可使塑性完全恢復。紫銅在低溫下仍有較高的塑性，但在400-700C的高溫下，強度及塑性卻大大降低。二、紫銅的焊接性難熔合紫銅的導熱性比鋼好得多，銅的導熱系數(shù)是鋼的7倍，隨著溫度的升高，差距還要大。大量的熱被傳導出去，母材難以局部熔化，必須采用功率大、熱量集中的熱源，有時還要預熱，熱影響區(qū)很寬。銅氧化銅在常溫時不易被氧化。但是隨著溫度升高，當超過300°C時，其氧化能力很快增大，當溫度接近熔點時，其氧化能力最強。氧化的結(jié)果生成氧化亞銅（CuO）。焊縫金屬結(jié)晶時，氧化亞銅和銅形成低熔點（1064C）的共晶，2分布在銅的晶界上，大大降低了焊接接頭的機械性能，所以，銅的焊接接頭的性能一般低于母材。氣孔 銅產(chǎn)生氣孔的傾向遠比鋼嚴重。其中一個直接原因是銅導熱性好，焊接熔池凝固速度快，液態(tài)熔池中氣體上浮的時間短來不及逸出，易造成氣孔。但根本原因是氣體溶解度隨溫度下降而急劇下降及化學反應產(chǎn)生氣體所致。銅的氣孔分兩種類型，即氫造成的擴散氣孔和水蒸氣造成的反應氣孔。銅的液態(tài)金屬能溶解氫，高溫時溶解很多，隨著溫度的降低，溶解度也降低，許多金屬都是這樣，但在銅中溶解度降低的幅度比在鋼中大的多。這就是說，在焊縫凝固前會有很多氫要逸出，但銅焊縫的凝固速度比較快，氫來不及逸出便要形成氣孔。這就是擴散氣孔。高溫時銅與氧親和力較大而形成CuO,在1200C2以上可溶于液態(tài)銅中，低于1200C便要游離出來，與氫發(fā)生如下反應：[Cu2O]+2[H]—>2[Cu]+H2O所形成的水蒸氣不溶于液態(tài)銅，若來不及逸出也會形成氣孔。這就是反應氣孔。防止產(chǎn)生氣孔的主要措施：防止焊縫金屬吸氫及氧化，焊件表面在焊前應去油污、水分等，焊條焊劑要烘干使用，焊絲表面不得有水分。對焊縫加強脫氧，加入硅、鋁、鈦、錳等脫氧兀素。O焊接時加強保護效果。④選擇合適的焊接工藝參數(shù)，降低冷卻速度，溶深不可過大。熱裂紋紫銅焊接時在焊縫及熔合區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋。形成熱裂紋的原因主要有以下幾個方面：①銅的線膨脹系數(shù)幾乎比低碳鋼大50%以上，由液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時的收縮率也比較大，對于剛性大的工件，焊接時會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力。⑵熔池結(jié)晶過程中，在晶界易形成低熔點的氧化亞銅-銅的共晶物(Cu+CuO)。2O凝固金屬中的過飽和氫向金屬的顯微缺陷中擴散，或者它們與偏析物(如CuO)反應生成的HO在金屬中造成很大的壓力。22④母材中的鉍、鋁等低熔點雜質(zhì)在晶界上形成偏析。為了防止熱裂紋的產(chǎn)生必須嚴格限制母材和焊接材料的氧、鉛、鉍、硫等有害元素的含量。焊接時加強對熔池的保護，采取減少焊接應力的工藝措施，如選用熱量集中的熱源、焊前預熱、選擇合理的焊接順序、焊后緩冷等。O接頭性能低，焊接紫銅時由于存在合金元素的氧化及蒸發(fā)、有害雜質(zhì)的侵入、焊縫金屬和熱影響區(qū)組織的粗大、再加上一些焊接缺陷等問題，接頭的強度、塑性、導電性、耐蝕性等往往低于母材。改善和防止的辦法是選擇合適的焊接材料，嚴格控制工藝參數(shù)，有可能時要作焊后熱處理。三、紫銅管的焊接用鎢極氬弧焊焊接紫銅，可以得到高質(zhì)量的焊接接頭。這是因為氬氣對熔池的保護作用好，空氣中的氧和氫不易進入熔池，并且氬弧的溫度高，熱量集中，焊縫的熱影響區(qū)小，因而焊縫的強度高，焊件的變形小。焊絲采用絲301，電源用直流正極性，即焊件接正極，焊槍接負極。紫銅管的規(guī)格為①32X3.5,焊接時可不加焊劑。接頭開V型坡口，不留間隙，焊接方法