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(dú)山子乙烯工程，由我公司承建的空分工程中，從氧氣壓縮機(jī)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(xiàng)目部的領(lǐng)導(dǎo)和焊接技術(shù)員研究決定，讓我承擔(dān)紫銅管的焊接。經(jīng)過練習(xí)、做工藝評定到紫銅管焊接完成，用時(shí)一個(gè)月。經(jīng)射線探傷檢驗(yàn)一次合格率達(dá)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(huì)?！⒆香~純銅的色澤呈紫紅色，故稱紫銅。在潮濕空氣中銅表面會(huì)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(huì)降低銅的導(dǎo)電性，其中尤以磷為最明顯，但是磷是銅的一個(gè)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(qiáng)度和硬度較低。通過冷加工可以提高銅的強(qiáng)度。但此時(shí)塑性明顯降低（約降低到6%），導(dǎo)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(fù)。紫銅在低溫下仍有較高的塑性，但在400-700C的高溫下，強(qiáng)度及塑性卻大大降低。二、紫銅的焊接性難熔合紫銅的導(dǎo)熱性比鋼好得多，銅的導(dǎo)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(dǎo)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(shí)還要預(yù)熱，熱影響區(qū)很寬。銅氧化銅在常溫時(shí)不易被氧化。但是隨著溫度升高，當(dāng)超過300°C時(shí)，其氧化能力很快增大，當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時(shí)，其氧化能力最強(qiáng)。氧化的結(jié)果生成氧化亞銅（CuO）。焊縫金屬結(jié)晶時(shí)，氧化亞銅和銅形成低熔點(diǎn)（1064C）的共晶，2分布在銅的晶界上，大大降低了焊接接頭的機(jī)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(yuǎn)比鋼嚴(yán)重。其中一個(gè)直接原因是銅導(dǎo)熱性好，焊接熔池凝固速度快，液態(tài)熔池中氣體上浮的時(shí)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體所致。銅的氣孔分兩種類型，即氫造成的擴(kuò)散氣孔和水蒸氣造成的反應(yīng)氣孔。銅的液態(tài)金屬能溶解氫，高溫時(shí)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(huì)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(kuò)散氣孔。高溫時(shí)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(yīng)：[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(huì)形成氣孔。這就是反應(yīng)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(yīng)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(qiáng)脫氧，加入硅、鋁、鈦、錳等脫氧兀素。O焊接時(shí)加強(qiáng)保護(hù)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(shí)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(gè)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(shí)的收縮率也比較大，對于剛性大的工件，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。⑵熔池結(jié)晶過程中，在晶界易形成低熔點(diǎn)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(kuò)散，或者它們與偏析物(如CuO)反應(yīng)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(diǎn)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(yán)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(shí)加強(qiáng)對熔池的保護(hù)，采取減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如選用熱量集中的熱源、焊前預(yù)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(shí)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(qiáng)度、塑性、導(dǎo)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(yán)格控制工藝參數(shù)，有可能時(shí)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?yàn)闅鍤鈱θ鄢氐谋Ｗo(hù)作用好，空氣中的氧和氫不易進(jìn)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(qiáng)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(fù)極。紫銅管的規(guī)格為①32X3.5,焊接時(shí)可不加焊劑。接頭開V型坡口，不留間隙，焊接方法