uf大截面紫銅母線鎢極氬弧焊焊接工藝知識(shí)講解.doc

1、此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除大截面紫銅母線鎢極氬弧焊焊接工藝在某煉鋅廠兩套15 000 噸/ 年電解鋅裝置中，設(shè)計(jì)要求采用焊接連接法，但未明確焊接工藝及方法。在充分考慮改善焊縫質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)、國外經(jīng)驗(yàn)，采用了在預(yù)熱條件下的水冷式鎢極氬弧焊工藝，焊縫外觀成型良好，內(nèi)在質(zhì)量保證級(jí)合格，基本解決了銅焊接中普遍存在的夾渣、氣孔缺陷，成功地完成了該工程的安裝任務(wù)。1 紫銅的可焊性該工程所用銅為含氧銅T1，其雜質(zhì)總含量0.05，其中氧為 0.02，其物理性能如表1 所示。表 1 含氧銅 T1 的物理性能表指標(biāo)指標(biāo)值指標(biāo)指標(biāo)值晶格類型面心立方晶格導(dǎo)熱系數(shù)386.4W/(m?k)

2、熔點(diǎn) 1083線脹系數(shù)16.5 10-6K-1 沸點(diǎn) 2580電阻率 168 0-10 ?m密度 8.96kg/cm3紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)20時(shí)比鐵大 7 倍， 1 000時(shí)大 11 倍多，焊接時(shí)熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，使母材與填充金屬難以融合，因此焊接時(shí)須采用大功率熱源并采取預(yù)熱，施焊時(shí)才易形成熔池。T1 的線脹系數(shù)比鐵大15%，為避免近縫區(qū)產(chǎn)生襲紋， 保證焊接時(shí)間隙，故組對(duì)時(shí)應(yīng)保證足夠的間隙；同時(shí)其收縮率比鐵大1 倍以上，為防止熔池由液相變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)， 層間溫度差較大形成襲紋，故施焊時(shí)應(yīng)保證層間溫度。含氧銅焊接時(shí)極易形成氣孔，其產(chǎn)生原因主要為氧和水汽，其中氧形成反應(yīng)氣孔，水汽產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔，故須采

3、取焊粉脫氧及緩冷等措施。此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除為防止出現(xiàn)富鉛或富鉍的低熔點(diǎn)共晶，焊后應(yīng)采取水潤法快速冷切，錘擊減應(yīng)。為保證焊縫根部成型及收弧處接頭平滑、減少熱量損失，施焊時(shí)應(yīng)制備石墨墊板、擋板及堵塊。2 焊前準(zhǔn)備2.1 工器具的準(zhǔn)備1)制作焦碳加熱爐。2)準(zhǔn)備石墨墊板。3)準(zhǔn)備石墨擋板與堵塊各2 塊。4)絕熱材料選用石棉被。2.2 組對(duì)及預(yù)熱1)坡口采用刨床加工， 為單面 V 形，坡口角度 55 5，鈍邊 1 mm，預(yù)熱前組對(duì)間隙宜為4 mm 5 mm。2)組對(duì)前，采用磨光機(jī)處理坡口側(cè)50 mm 范圍內(nèi)保護(hù)層至露出金屬光澤為止。3)預(yù)熱如圖 1 所示。圖

4、1 預(yù)熱裝置?1-母線； 2-石墨墊板； 3-焦碳爐；?4-鼓風(fēng)機(jī)； 5-石棉被； 6-擋板3 焊接工藝3.1 焊機(jī)及焊材的選取1)焊機(jī)選用 2 臺(tái) Z630 焊機(jī)，并聯(lián)，正極性接法，保證電流平穩(wěn)，焊槍此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除為 500 A。2)焊絲選用 6 紫銅焊絲，并在焊接前用砂紙打磨， 焊劑選用氣劑301。3.2 預(yù)熱預(yù)熱采用焦碳爐持續(xù)加熱至350 600后 (采取遠(yuǎn)紅外測溫槍測試 )，用石棉被包裹焊縫兩邊 400 mm 寬范圍后，關(guān)掉鼓風(fēng)機(jī)，保證加熱爐繼續(xù)加熱。此時(shí)，組對(duì)間隙因膨脹縮為 2mm3mm ，在焊縫區(qū)均勻撒上氣劑 301 后，可以施焊。3.

5、3 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù)如表2 所示。表 2 焊接工藝參數(shù)焊接層數(shù)電流電壓鎢極焊絲氬氣流量打底350 A 20 V 6 鈰鎢極 615 17(L/min) 填充蓋面 400 A 20 V6 鈰鎢極 6 15 17(L/min)焊接時(shí)，采用左焊法，為減少氧化，焊接速度應(yīng)快。為便于觀察熔池及填加焊絲，焊槍與工件夾角宜為75 85，焊絲與焊件間夾角為10 20，操作時(shí)焊槍應(yīng)均勻、平穩(wěn)地向前作直線運(yùn)動(dòng)，并保持恒定的電弧長度，弧長一般控制在2mm 4mm，當(dāng)填充或蓋面時(shí)，焊絲應(yīng)做輕微橫向擺，在接頭填滿后，逐漸拉長電弧滅弧。層間焊接時(shí)， 應(yīng)持續(xù)保證焊縫區(qū)溫度350 600左右， 并不宜過長停留。300

6、 6 紫銅板焊接，從加熱至焊接完畢，一般需40 min 左右，施焊時(shí)間僅為10 min。4 焊后處理此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除1)焊后應(yīng)采取水潤法快速冷切，錘擊減應(yīng)，防止出現(xiàn)低熔點(diǎn)共晶，增加銅母線韌性。2)冷卻后用鋼絲刷清理熔渣，并酸洗清除焊縫熱影響區(qū)氧化層。3)對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查。5 機(jī)具設(shè)備焊接機(jī)具準(zhǔn)備如下。焊機(jī) Z630 2臺(tái)并聯(lián)焊槍500 A 水冷式氬弧焊把1 把等離子切割機(jī)Z2001 臺(tái)空壓機(jī)1 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī) 200 1 臺(tái)爐子 400 002 臺(tái)石墨板 20 20 道口 /1 塊吊車 8t 1 臺(tái)倒鏈 2t 2 個(gè)紅外測溫槍M130T 1 個(gè)防輔射勞保

7、服2套6 勞動(dòng)力組織焊工 2 名鉚工 2 名司爐工 1 名等離子切割機(jī)操作工1 名技術(shù)員 1 名7 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)7.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接接頭表面質(zhì)量按HGJ223-1992執(zhí)行，內(nèi)在質(zhì)量執(zhí)行JB4730-1994級(jí)合格，電阻率采取雙臂電橋測試法，應(yīng)符合GBJ149-1990。7.2 質(zhì)量保證措施1)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并依評(píng)定現(xiàn)場試焊后，確定作業(yè)指導(dǎo)書。2)焊工經(jīng)培訓(xùn)合格后方能上崗。3)焊機(jī)及氬氣瓶上的計(jì)量器具必須在校驗(yàn)周期內(nèi)，指示準(zhǔn)確。4)嚴(yán)格工序交接檢查制度，不合格部份必須處理后，方能進(jìn)行下道工序。此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除8 焊接質(zhì)量用于工藝試驗(yàn)的兩塊300

8、 00 試件，經(jīng)外觀檢查、著色顯示熔合良好、無缺陷后，進(jìn)行X 射線照相，經(jīng)檢驗(yàn)無夾渣缺陷，僅有一處氣孔，依JB4730-1994評(píng)定級(jí)合格。然后，制取試，進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合 HGJ223-1992要求，電阻率采用雙臂電橋測試法，測定結(jié)果最大電阻率 0.015mm2 m，符合 GBJ149-1990要求。9 經(jīng)濟(jì)效益分析采用該焊接工藝后，焊縫外觀成型良好，質(zhì)量得到保證，避免了碳弧焊高溫對(duì)焊工的強(qiáng)烈輔射，且適應(yīng)場所更大，對(duì)難于采用爐子加熱的場所用大焊炬氣焊加熱后，也可順利施焊，同時(shí)對(duì)母線與導(dǎo)電片 (角焊縫 )、母線的軟連接 (對(duì)接縫 )等各類型式的接頭，也可在其指導(dǎo)下成功焊接，適用范圍

9、更廣。相對(duì)于碳弧焊接， 氬弧焊接電阻率更低， 焊縫氣孔更少， 質(zhì)量更穩(wěn)定；相對(duì)于埋弧焊接，氬弧焊更易于使焊工掌握，且更適用于現(xiàn)場的窄幅、大長度母線焊接； 相對(duì)于原母線采取的夾接連接， 氬弧焊后母線的耗電更少，商煉一期裝置投產(chǎn)表明，其每生產(chǎn) 1 噸電解鋅片比原省電 60 度，年可減少成本支出45 萬元左右，經(jīng)濟(jì)效益明顯。10 工程應(yīng)用實(shí)例陜西鋅業(yè)公司某煉鋅廠2 套 15 000 噸 / 年電解鋅工程中有80 多噸紫銅母線，材質(zhì)為 T1，截面為 300mm 16mm ，200mm 12mm，200mm 28mm不等，單根母線長達(dá)17m，并有部分導(dǎo)電片 (250mm 12mm ，間距 62mm)與母

10、線的角連接、鑲嵌連接，設(shè)計(jì)要求均為焊接。采用預(yù)熱條件下的氬弧此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除焊接，焊縫外觀成型良好，對(duì)其試件測試，接頭內(nèi)在質(zhì)量、機(jī)械性能及電阻率等技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)定，每套裝置焊接工期僅為25 天，提前完成任務(wù)，保證了該廠的順利投產(chǎn)。11 結(jié)論1)鎢極氬弧焊接對(duì)大截面紫銅母線來說是一種預(yù)熱溫度較低、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、操作方便、施焊環(huán)境較好的方法，對(duì)12mm 的銅及其合金焊接具有一定的指導(dǎo)作用。但含氧銅焊接中普遍存在氣孔通過使用焊粉、保證層間溫度仍難以消除， 從理論上講， 可通過控制氬氣及周圍環(huán)境中的氫、氮的含量來消除氣孔，但在實(shí)際中很難達(dá)到。2)氣孔產(chǎn)

11、生的部位主要是焊接接頭處，其原因?yàn)橄ɑ『鬁囟冉档汀怏w來不及析出造成。故宜接長焊條、每層連續(xù)焊完。3)對(duì)不同截面的紫銅母線角連接、軟連接、鑲嵌連接，其預(yù)熱溫度及工藝參數(shù)與對(duì)接時(shí)參數(shù)差別不大，宜根據(jù)截面大小及接頭型式采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱方法 (如船形焊 )進(jìn)行焊接生意社 12 月 19 日訊劉家發(fā)賀長河大慶油田建設(shè)集團(tuán)163453摘要根據(jù)油田聯(lián)合站變電所施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，針對(duì)變電所配電柜截面 120 12mm 紫銅排母線焊接難點(diǎn)及焊接質(zhì)量要求，采用氬弧焊工藝，焊前預(yù)熱，焊中保持高熱輸入?yún)?shù)，并采用特殊夾具等方法，成功進(jìn)行了紫銅母線的現(xiàn)場焊接，獲得令人滿意的效果。關(guān)鍵詞：紫銅排母線鎢極氬弧焊焊接工藝此

12、文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除0 前言大慶油田某聯(lián)合站工程中的變電所高壓配電柜的母線，設(shè)計(jì)首次采用了紫銅排對(duì)接接頭連接形式，改變了以往通常采用的鋁排或紫銅排搭接結(jié)構(gòu)氣焊連接方式；該工程紫銅排母線截面較大，現(xiàn)場連接要在空中作業(yè)，焊接質(zhì)量要求高，焊接施工難度較大。在該工程施工中，筆者通過反復(fù)試驗(yàn)，摸索出一套合適的焊接工藝規(guī)范，采用水冷式鎢極氬弧焊方法，制作了特殊的工裝卡具進(jìn)行組對(duì)，焊前采取特殊工具預(yù)熱，焊接過程中保持高熱輸入?yún)?shù)，嚴(yán)格控制層間溫度，成功地實(shí)現(xiàn)了紫銅排母線的現(xiàn)場焊接，確保了工程進(jìn)度和焊接質(zhì)量。以下簡要介紹該焊接工藝，僅供交流參考。1 紫銅的焊接性分析施工中

13、所用的紫銅牌號(hào)為T1，其純度在99.95%以上，其余為雜質(zhì)。比較銅與鋼的物理性能，其焊接性問題主要有：（ 1）紫銅的導(dǎo)熱系數(shù) 20時(shí)比鐵大 7 倍多，1000時(shí)為鋼的 11 倍多。焊接時(shí)熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，使母材與填充金屬難以熔合，因此焊接時(shí)必須采用較大功率的熱源，焊前和焊接時(shí)都要采取預(yù)熱和加熱措施。（ 2）紫銅的線脹系數(shù)比鐵大 15%，而收縮率又比鋼大 1 倍多，再加上其導(dǎo)熱能力強(qiáng)，焊接熱影響區(qū)寬，焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力。因此，組對(duì)時(shí)應(yīng)保證足夠的間隙，施焊時(shí)應(yīng)保證層間溫度。（ 3）紫銅的表面張力系數(shù)僅為鋼的 70%，焊接時(shí)，銅液易下淌，根部成型不好，在全位置焊接時(shí)更為嚴(yán)重。在空中

14、位置進(jìn)行焊接施工時(shí)，焊縫的背面應(yīng)采取加墊板等相應(yīng)的技術(shù)措施。（ 4）焊縫及熔合區(qū)易產(chǎn)生氣孔。主要是由氫和水汽所引起，由于銅此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除在液態(tài)時(shí)能溶解大量的氫，而在凝固時(shí)氫的溶解度急劇減小，大量的氫要向外逸出，加上銅的導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池凝固特別快，氫氣來不及逸出，就在焊縫中形成氣孔。因此，焊接施工時(shí)，要保持焊接區(qū)有好的環(huán)境，控制焊縫冷卻速度。2 焊接工藝2.1 焊接方法的選擇該工程中的變電所高壓配電柜的紫銅排母線，其截面尺寸為12012mm，設(shè)計(jì)為對(duì)接焊接接頭，部分接頭的焊接必須在高壓配電柜的上部空中位置進(jìn)行，預(yù)熱及焊接條件都較差，焊接方法的選擇要適應(yīng)

15、這種現(xiàn)場條件。由于紫銅的導(dǎo)熱性極強(qiáng)，母材不易熔化，易產(chǎn)生裂紋、氣孔、未熔合及根部成型不好等缺陷，焊接變形大，焊后母材機(jī)械性能降低幅度較大，采用普通手弧焊方法時(shí)，焊縫的含氫、含氧量較高，鋅蒸發(fā)嚴(yán)重，容易出氣孔，焊后接頭強(qiáng)度低，導(dǎo)電性下降較多，厚件焊接不宜采用；氣焊時(shí)熱源的溫度低、能量密度小、熱能分散，使焊件受熱面積大、變形嚴(yán)重、成形差等，也不宜采用；碳弧焊預(yù)熱溫度較高，須保證焊口母材溫度750以上，焊縫外觀成形一般，且高溫產(chǎn)生的Cu2O 蒸汽易使焊工中毒，同時(shí)易引起滲碳，塑性較差，電阻率較大。埋弧焊預(yù)熱溫度稍低，約500左右，質(zhì)量較穩(wěn)定，但母線焊件尺寸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場條件不適合采用；由于鎢極氬弧焊

16、具有電弧穩(wěn)定、能量集中、保護(hù)效果好、熔池體積易于控制、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證焊接質(zhì)量，因此，選擇了鎢極氬弧焊方法。2.2 焊材選擇此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除焊接材料選用型號(hào)為HSCu201、規(guī)格為 3.0mm 或 4.0mm 焊絲，氬弧焊鎢極采用 4.0mm 的鈰鎢極，保護(hù)氣體為Ar 氣，要求 Ar 氣體純度在99.99%以上。2.3 坡口形式及尺寸CP圖 1 對(duì)接焊坡口形式及尺寸坡口采用 V 形坡口，其形式如圖1 所示。板厚 =12mm，坡口角度為 =60 5，對(duì)口間隙為 C=23mm，鈍邊 P=1 0.5mm 。采用砂輪機(jī)打磨加工坡口。2.4 焊接設(shè)備及

17、機(jī)具選擇焊接電源應(yīng)選用額定電流450A 以上的直流氬弧焊電源；焊槍選用500A 以上水冷氬弧焊槍； 預(yù)熱及焊接過程加熱采用特制大號(hào)的氧乙炔火焰加熱器；現(xiàn)場預(yù)熱與焊接時(shí)，可采用半導(dǎo)體測溫筆或遠(yuǎn)紅外測溫槍進(jìn)行溫度監(jiān)測。2.5 焊接工藝參數(shù)焊接施工時(shí)，采用大熱輸入規(guī)范參數(shù)，見下表1。表 1 紫銅排母線焊接工藝參數(shù)3 焊接施工要點(diǎn)（1）為防止焊接缺陷的產(chǎn)生，焊接前需對(duì)工件及焊絲表面進(jìn)行機(jī)械清理，將坡口兩側(cè)表面50mm 范圍內(nèi)清刷干凈，不得有此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除氧化膜、水和油污，坡口加工面應(yīng)無毛刺和飛邊。然后用丙酮清洗接頭焊縫及附近區(qū)域。（ 2）焊前對(duì)口應(yīng)平直，其

18、彎折偏移不應(yīng)大于0.2%，中心線偏移不應(yīng)大于 0.5%。（ 3）預(yù)熱溫度和層間溫度保持在 600以上（紫銅排母線呈現(xiàn)淡紅色）。為此，在焊接過程中，要始終用大號(hào)火焰加熱器不斷加熱，采用較大的焊接熱輸入?yún)?shù)進(jìn)行連續(xù)施焊。為保證工件質(zhì)量，盡量保持水平焊接位置。（ 4）焊接過程中需采取較大的焊接規(guī)范，使焊縫金屬保持較高的溫度，因此必須選擇水冷焊槍。焊接時(shí)，采用左焊法，焊槍與工件夾角宜為75 85，焊絲與焊件間夾角為10 20，操作時(shí)焊槍應(yīng)均勻、平穩(wěn)地向前作直線運(yùn)動(dòng)，并保持恒定的電弧長度。當(dāng)填充或蓋面時(shí)，焊絲應(yīng)做輕微橫向擺動(dòng)，在接頭填滿后，逐漸拉長電弧滅弧。每個(gè)焊縫應(yīng)一次焊完，除瞬間斷弧外不得停焊，焊接

19、結(jié)束時(shí)要注意收弧，防止收弧處出現(xiàn)弧坑而影響焊接質(zhì)量。（ 5）焊接過程中要采取有效措施加強(qiáng)安全防護(hù)。由于施焊部位長時(shí)間處于高溫狀態(tài)，所以現(xiàn)場焊工焊接操作時(shí)，要在工件被焊部位處加特制的隔熱板，以防止焊接工人燙傷、燒傷。（ 6）每個(gè)焊口焊完后，應(yīng)采用小火焰加熱器對(duì)焊逢繼續(xù)加熱一段時(shí)間，降低焊縫的冷卻速度。另外，焊接完一道焊口后， 為避免焊槍的過熱，應(yīng)停焊一段時(shí)間，使焊槍冷卻后，再焊下一道焊縫。此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除（ 7）為減少空中焊接作業(yè)，紫銅排母線的接長焊接可以在地面上進(jìn)行，采用雙面焊。這時(shí)紫銅排母線的組對(duì)間隙可以減小或不留間隙。焊縫正面焊完后，進(jìn)行反面焊接

20、前，要采用砂輪機(jī)進(jìn)行反面清根處理。為了保持焊后紫銅排母線的基本尺寸，減少焊接變形，地面焊接施工時(shí)，針對(duì)紫銅排母線結(jié)構(gòu)尺寸，制做了特殊卡具，如圖 2 所示。預(yù)熱及焊接前先將紫銅排母線卡緊， 強(qiáng)制防止其產(chǎn)生焊接變形。 母線焊完未冷卻前，不得移動(dòng)或受力。對(duì)于局部超標(biāo)的焊接變形，焊后采取水火矯形等措施進(jìn)行矯正。固定楔塊焊縫卡具固定楔塊焊口銅排固定槽鋼焊接操作引出板圖 2：紫銅排母線接長連接工裝卡具示意圖（ 8）在空中位置焊接時(shí)，采用單面焊，反面加陶瓷襯墊，襯墊形狀的選擇要保證焊縫加強(qiáng)高的尺寸要求，要留有足夠的間隙?？罩薪M對(duì)工裝卡具基本形狀與圖 2 所示相似，但工裝卡具的長度較短，重量較輕?？罩泻附幼鳂I(yè)時(shí)，要多人配合，必須時(shí)時(shí)注意安全，防止?fàn)C傷或燒傷。4 焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除4.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)紫銅排母線的焊接質(zhì)量執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ149 90電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定。電阻率可以采取雙臂電橋測試法。4.2 質(zhì)量保證措施（ 1）焊接前要制定工藝試驗(yàn)方案，進(jìn)行焊接