不銹鋼管與純銅管的焊接工藝方法

不銹鋼管與純銅管的焊接工藝方法摘要：本文分析了不銹鋼管與純銅管的接頭泄露原因，探討了焊接工藝方法，使得管道焊接質(zhì)量大幅度提高，實(shí)踐證明該方法效果良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：不銹鋼；純銅管；焊接本公司在生產(chǎn)過(guò)程中中發(fā)現(xiàn)有數(shù)量不等的不銹鋼管與純銅管焊接接頭出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。車(chē)間先后組織人員多次補(bǔ)焊，但由于工藝不當(dāng)，均未成功，因此成了棘手的技術(shù)問(wèn)題。根據(jù)此情況，我們采用"挖補(bǔ)鑲焊〃的工藝方法進(jìn)行焊接技術(shù)攻關(guān)，使管道得以修復(fù)。1管道焊接接頭泄漏原因的分析該管道三個(gè)泄漏焊口均為060mmx5mm的1Cr18Ni9Ti不銹鋼管與060mmx5mm純銅管對(duì)接，采用黃銅焊絲釬焊而成。經(jīng)分析焊接接頭開(kāi)裂及多次補(bǔ)焊沒(méi)有成功的原因如下：（1）氧一乙炔焊方法熱量不集中，火焰擴(kuò)散面大，焊接時(shí)間長(zhǎng)，易使不銹鋼管與純銅管對(duì)接接頭兩側(cè)焊縫區(qū)域過(guò)燒，造成晶粒粗大，塑、韌性降低。由于管道長(zhǎng)期在受壓和泄壓下工作，所以長(zhǎng)期的膨脹與收縮，勢(shì)必會(huì)從薄弱部位，即在焊縫區(qū)域形成裂紋。（2）由于采用黃銅焊絲作為填充材料，過(guò)高的的焊接溫度，易使填充金屬中的鋅蒸發(fā)、氧化，使焊縫中形成氣孔，也會(huì)使焊縫組織疏松，從而降低焊縫的強(qiáng)度和塑、韌性，最終使管道在使用中泄漏。（3）用氧一乙炔焊方法焊接溫度不易控制，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使焊接接頭造成熔合不良或不熔合缺陷，也是泄漏的原因。（4）管道內(nèi)的液體及外界的水、油、雜質(zhì)等已滲入焊接區(qū)域中的氣孔、粗大的晶?？障都笆杷傻慕M織中，這也是造成泄漏的原因。由于在幾次的補(bǔ)焊中上述缺陷均未得到徹底的處理，又形成新的氣孔和熔合不良等缺陷，因而使補(bǔ)焊屢屢失敗。鑒于上述原因，我們采取了以下工藝措施。2焊接工藝2.1缺陷的處理用鋼鋸將管接頭的焊縫區(qū)域完全切掉（截掉部分大約為100一120mm），用同材質(zhì)、規(guī)格的不銹鋼管進(jìn)行鑲焊。組對(duì)工藝如附圖1所示。管子坡口的內(nèi)、外兩側(cè)應(yīng)清理干凈，并露出金屬光澤。2.2焊接材料選擇正確的填充材料和合理的焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)良焊接接頭的關(guān)鍵。焊接時(shí)如果采用奧氏體不銹鋼作為填充材料，由于銅也是奧氏體組織形成元素，所以焊縫仍為奧氏體組織，在結(jié)晶時(shí)晶粒間存在一薄層低熔點(diǎn)的液態(tài)銅，很容易引起熱裂紋。若采用純銅作為填充材料時(shí)，由于焊縫中熔人的Fe、Cr等使焊縫變脆，沖擊韌性降低，并且在不銹鋼一側(cè)熱影響區(qū)中仍可能產(chǎn)生滲透裂紋，故也不易采用。鎳與銅能夠無(wú)限互溶，而且含Ni的焊縫抗裂紋的能力較強(qiáng)，能極大地排除銅的有害作用，同時(shí)鎳的導(dǎo)熱性介于銅與不銹鋼之間，可作為填充金屬使用，因此選用HS90I鎳基焊絲作為填充金屬。He氣密度比空氣小，熱導(dǎo)率高，He弧的電弧溫度及能量密度高。Ar氣的密度比空氣大，熱導(dǎo)率小，Ar弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小，保護(hù)效果好。采用Ar+He的混合氣體作為保護(hù)氣體，它具有兩種氣體的優(yōu)點(diǎn)。其電弧燃燒穩(wěn)定，溫度高。焊絲熔化快，熔滴呈較穩(wěn)定的軸向射滴過(guò)渡，可改善熔池金屬的流動(dòng)性和焊縫成形，提高焊縫的致密性。因此，采用He80%+Ar20%的混合氣體作為保護(hù)氣體。2.3焊接工藝首先采用手工鎢極惰性混合氣體保護(hù)電弧焊在銅一側(cè)堆焊，由于銅的熔點(diǎn)較高，焊接時(shí)熱量損失較大，為使銅和鎳基焊絲能良好熔合形成過(guò)渡層焊縫，堆焊時(shí)應(yīng)采用較大的焊接熱輸入。對(duì)于厚度較大的焊接件，堆焊前還需預(yù)熱。堆焊時(shí)的工藝參數(shù)見(jiàn)表1。堆焊完畢后，由于堆焊層較薄坡口不宜采用車(chē)制，而是直接用砂輪機(jī)將堆焊層打磨光亮，并作100%著色探傷，不得有裂紋、氣孔、咬邊等缺陷存在。因?yàn)殂~和不銹鋼物理性能的差異，焊接過(guò)程中產(chǎn)生較大的收縮變形，為防止焊縫根部未焊透，施焊時(shí)可將間隙稍微留大一點(diǎn)，一般為3.5—4mm。為防止焊縫背側(cè)受熱氧化，背側(cè)應(yīng)通氬氣保護(hù)。焊接時(shí)電弧應(yīng)偏向銅的一側(cè)，以減少銅側(cè)熱量損失，同時(shí)為了減少裂紋的產(chǎn)生應(yīng)盡量減少熄弧的次數(shù)，熄弧時(shí)弧坑應(yīng)填滿。管子對(duì)接時(shí)的工藝參數(shù)見(jiàn)表2。2.4補(bǔ)焊技術(shù)要求（1）不銹鋼管與不銹鋼管的焊接。采用03.2mm的奧102電焊條，焊接電流90一100A，在坡口內(nèi)引弧。引弧時(shí)先從管子底部6點(diǎn)往前10mm處起焊，焊完管半圈（12點(diǎn)處越前10mm），再焊另一半圈。施焊過(guò)程宜采用斷弧焊法一遍成形，焊條以劃?rùn)E圓形式向上運(yùn)條施焊，焊條角度隨管徑變化而變化。因管徑較小，施焊時(shí)焊接溫度上升較快，為控制焊接溫度每次起弧、斷弧時(shí)間間隔要長(zhǎng)些（一般以4s為宜）。每個(gè)熔池相搭接2/3為宜，焊接電弧往下壓，保持短弧焊，以利焊透，弧坑要坡滿。（2）不銹鋼管與純銅管的焊接。①焊前預(yù)熱。因純銅的熱導(dǎo)率大，焊前需進(jìn)行預(yù)熱。用氧一乙炔焰加熱坡口及純銅管一側(cè)（火焰主要指向純銅管的一側(cè)），預(yù)熱溫度以300一350C為宜，并力求溫度上升均勻。②定位焊。由于純銅的熱膨脹系數(shù)大，因此焊接熔池金屬在凝固時(shí)將發(fā)生較大的收縮應(yīng)力，易造成裂紋，所以定位焊道較一般定位焊道要長(zhǎng)些（以每段長(zhǎng)》15mm，高》3mm為宜）。定位焊道不得有氣孔、夾渣、未熔合和裂紋等缺陷。定位焊道的兩側(cè)應(yīng)修磨成緩坡?tīng)?，以利接頭并熔透。③焊接用03.2mm銅307電焊條，焊接電流為100一110A，施焊過(guò)程按上述方法分兩半圈進(jìn)行，用斷弧焊法一個(gè)熔池疊一個(gè)熔池向上堆焊而成。在保證坡口兩側(cè)熔合良好的情況下，焊接電弧應(yīng)偏向純銅管一側(cè)，每次起弧、斷弓瓜的間隔以3s左右為好。為保證焊縫金屬的致密性，減少缺陷，每個(gè)熔池要相互搭接1/2以上。焊接電弧長(zhǎng)度要適當(dāng)，過(guò)短會(huì)影響渣的上浮，形成夾渣、熔合不良等缺陷，焊接電弧長(zhǎng)度要求保持蕊4mm為宜。施焊完后立即清渣，經(jīng)檢查確無(wú)氣孔、裂紋、夾渣、弧坑、咬邊和未熔合等缺陷后，立即用平頭錘敲擊焊縫，以消除應(yīng)力，進(jìn)一步增加焊縫的致密性，保證焊接質(zhì)量。4焊后處理將焊縫用砂輪或銼刀修磨成圓滑過(guò)渡狀，高出管材表面1.5一2mm即可。進(jìn)行氣壓試驗(yàn)（工作壓力為0.6MPa），O.8MPa穩(wěn)壓10min無(wú)滲漏。根據(jù)后續(xù)數(shù)據(jù)跟蹤及反饋，按新工藝修復(fù)過(guò)的管道未出現(xiàn)泄露情況。5結(jié)語(yǔ)我們用銅307電焊條，采取上述工藝措施對(duì)1Cr18Ni9Ti不銹鋼管與純銅管