銅及銅合金焊接規(guī)程完整

./銅及銅合金焊接規(guī)程本規(guī)程規(guī)定了銅及銅合金焊接的基本要求,適用于銅及銅合金的手工鎢極氬弧焊、氣焊、熔化極氬弧焊和自動(dòng)埋弧焊等焊接的銅及銅合金制單層容器、襯銅容器的銅焊接工藝。一、焊接用材料：1.焊接用氬氣純度≥99.99%,露點(diǎn)≤-50℃,并應(yīng)符合GB/T4842或GB10624的規(guī)定。當(dāng)瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時(shí)不宜使用。當(dāng)預(yù)熱不方便或要求熔深較大時(shí)可用70%Ar+30%N2的混合氣體。氮和氦作保護(hù)氣體是氬氣時(shí)熔深的2~3倍,但氮?dú)庖踩菀讱饪自龆鄡A向。2.手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極。電極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小來(lái)選擇〔使用時(shí)一般比焊接電流所要求的規(guī)格大一號(hào)的鎢極,3.焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質(zhì),防止熔池金屬氧化和其它氣體侵入熔池,并改善液體金屬的流動(dòng)性。使用時(shí)可用無(wú)水酒精調(diào)成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側(cè)或用焊絲醮焊劑再焊接。在氣體保護(hù)焊時(shí)也可以使用焊劑以增強(qiáng)對(duì)熔池的保護(hù)作用。4.對(duì)比較重要結(jié)構(gòu),為了消除氧的不良影響,必須選用含有鋁、鈦等強(qiáng)脫氧劑的焊絲；為了防止合金元素在焊接過(guò)程中氧化和蒸發(fā)：焊接黃銅〔防止鋅氧化和蒸發(fā)時(shí)可選用含硅的焊絲并快速焊以減少高溫停留時(shí)間,焊錫青銅〔防止錫氧化和蒸發(fā)時(shí)可采用含硅、磷等脫氧劑的焊絲并用硼砂和硼酸作熔劑,焊接鋁青銅〔防止鋁氧化和蒸發(fā)可采用氯化鹽和氟化鹽組成的熔劑。5.二、施焊焊工：1.應(yīng)按GB50236《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)》中的規(guī)定考試合格。三、焊前準(zhǔn)備：1.銅材坡口加工應(yīng)采用機(jī)械方法〔含剪切,如采用等離子火焰方法加工應(yīng)從變色部分機(jī)械加工去掉不少于3mm,加工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑,不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應(yīng)呈金屬光澤；必要時(shí)對(duì)坡口及兩側(cè)不少于30mm圍一般應(yīng)進(jìn)行100%PT。2.焊絲、坡口表面及其兩側(cè)不少于30mm圍必須表面的水、油污進(jìn)行清理〔包括去表面氧化膜、鱗片、污染和不合格的氧化色。打磨可用φ0.15~0.2不銹鋼絲盤(pán)刷金屬磨頭、和丙酮〔沾丙酮的白布應(yīng)干凈,不要使用棉布或棉紗,以避免擦拭時(shí)帶出毛絨,但應(yīng)注意這些工具在使用前應(yīng)被清理干凈；盡量不要用砂輪打磨。3.對(duì)于外委熱加工的部件,如封頭等,原則上在進(jìn)廠后應(yīng)對(duì)銅材表面進(jìn)行100%PT,必要時(shí)對(duì)不能確定的部位進(jìn)行RT。4.焊絲表面可用不銹鋼絲刷或干凈的油砂紙擦洗；對(duì)表面氧化皮較厚的焊絲在焊前打磨后還需要化學(xué)清理?；瘜W(xué)清理：用HNO375cm3/L+H2SO4100cm3/L+HCl75cm3/L混合液清洗,再用堿水沖洗,最后用干凈的清水沖凈熱風(fēng)吹干。對(duì)銅材也可參考此法。5.清理干凈的焊絲和焊件應(yīng)保持清潔和干燥,不得用手觸摸焊接部位,焊前嚴(yán)禁污染,否則應(yīng)重新進(jìn)行清理,局部污染可局部重新清理；最好用白紙覆蓋在坡口用兩側(cè)。如清理后8h之未焊,焊前就應(yīng)重新清理。6.焊件裝配應(yīng)準(zhǔn)確,如果裝配不良時(shí),應(yīng)考慮換部件,而不得強(qiáng)行組對(duì),以避免造成過(guò)大的應(yīng)力。在正式焊接前應(yīng)對(duì)坡口尺寸進(jìn)行檢查,合格后方可施焊。7.定位焊選用的焊絲及采取的工藝措施與焊接工藝相同。8.焊件組對(duì)時(shí)在應(yīng)力集中處〔如焊縫交叉處和工件上的轉(zhuǎn)角處等盡量避免進(jìn)行定位焊,定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷,否則必須清除重焊。重焊應(yīng)在附近區(qū)域進(jìn)行,而不要在原處點(diǎn)焊。9.焊接縱縫時(shí),必須在焊件兩端放置引弧板和退弧板,引弧板和退弧板采用與被焊件相同牌號(hào)和厚度的銅材。焊接環(huán)縫時(shí)盡量避免產(chǎn)生弧坑。10.焊接過(guò)程中定位焊點(diǎn)開(kāi)裂,造成板邊錯(cuò)位或間隙變化,應(yīng)立即停止焊接,經(jīng)修復(fù)后才能繼續(xù)施焊。11.墊板材料一般為石墨制作墊板,因?yàn)槭珜?dǎo)熱慢,保溫性好。當(dāng)銅板較厚或墊板裝配間隙較大時(shí),可用粘土泥封住間隙,焊后去掉即可。也可以用焊劑〔這里指埋弧焊用焊劑如HJ431四、焊接要求：1.持證焊工應(yīng)按焊接工藝文件和其它文件焊接。2.在焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時(shí),應(yīng)采取有效防護(hù)措施,否則不準(zhǔn)施焊：1>焊接環(huán)境不清潔,有灰塵、煙霧；2>焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s；3>焊接環(huán)境相對(duì)濕度大于80%；4>下雨、下雪的室外作業(yè)；5>焊接溫度低于5℃；3.銅材產(chǎn)品焊接設(shè)在專(zhuān)門(mén)的場(chǎng)地,場(chǎng)地應(yīng)鋪設(shè)橡膠或絨布；焊接時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和門(mén)窗以避免影響氣體保護(hù)效果。4.用手工鎢極氬弧焊焊接純銅、黃銅〔Cu-Zn、錫青銅〔Cu-Sn和白銅〔Cu-Ni都用直流正接；鋁青銅〔Cu-Al和硅青銅〔Cu-Si用交流以除表面氧化膜。熔化極氬弧焊和自動(dòng)埋弧焊都用直流反接。5.焊前預(yù)熱：由于銅材導(dǎo)熱性能很強(qiáng),因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于4mm厚度時(shí),焊前都應(yīng)預(yù)熱,純銅4~12mm預(yù)熱200~450℃；青銅和白銅預(yù)150~200℃；硅青銅和磷青銅可不預(yù)熱并控制層間溫度不超過(guò)100℃。可視具體情況用火焰或遠(yuǎn)紅外線(xiàn)板進(jìn)行加熱。6.氣焊紫銅和青銅一般用中性火焰,因?yàn)檠趸嬉自斐稍責(zé)龘p,還原焰由于含H而容易產(chǎn)生氣孔。黃銅用弱氧化焰,以便生成氧化鋅并脫H減少氣孔。氣焊一般不開(kāi)坡口,只單面單層焊,以避免多次多層焊變形。焊后可以錘擊以細(xì)化晶粒,如板厚不超過(guò)5mm時(shí)可沿焊縫兩側(cè)各100mm處錘擊,當(dāng)厚度大于5mm時(shí)可先加熱到500~600度錘擊,再加熱到500~600度用水激冷。7.一條焊縫應(yīng)盡量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接時(shí),應(yīng)重疊10~20mm。徹底清除表面污染、夾渣等缺陷?；】討?yīng)填滿(mǎn),接弧處應(yīng)熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法：收弧時(shí)勻速抬高電弧,同時(shí)加速填充焊絲,直至電弧熄滅,使熄弧處焊縫局部凸出,必要時(shí)打磨超標(biāo)的余高。在焊機(jī)上有衰減裝置時(shí),此熄弧方法效果更好。8.

C、D類(lèi)接頭的焊縫與母材應(yīng)呈圓滑過(guò)渡。9.焊縫和熱影響區(qū)表面應(yīng)進(jìn)行100%檢查,不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷,焊縫外不應(yīng)有打弧點(diǎn)。10.銅材壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應(yīng)大于0.5mm,咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不應(yīng)大于100mm,焊縫兩側(cè)咬邊的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的10%。11.應(yīng)注意銅材立焊和仰焊不容易實(shí)現(xiàn),一般不安排這種位置。12.換熱器換熱管焊接順序：管板組裝〔換熱管預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)不少于4mm,以便后面的機(jī)加工；管端及管板清理；一端脹管；焊接一面管板；機(jī)加工未焊換熱管管端；脹管；管端及管板清理；焊接未焊一面的換熱管。焊接時(shí)第一層一般不加絲焊〔第一層是否進(jìn)行PT或氣密性檢測(cè)按規(guī)定,但其它層應(yīng)加絲焊。13.銅五、焊縫返修：1.對(duì)需要返修的缺陷應(yīng)當(dāng)分析產(chǎn)生原因,提出改進(jìn)措施,編制焊接返修工藝〔應(yīng)考慮加工裝防焊接變形后才能開(kāi)始返修〔下表為一般情況下焊縫缺陷及原因分析；2.焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過(guò)2次。3.一般用金屬磨頭清除缺陷和開(kāi)坡口。如果缺陷較深時(shí),可先用規(guī)定的手工銑打磨,再用金屬磨頭打磨坡口表面。坡口應(yīng)寬度均勻、表面平滑和便于施焊的凹槽,凹槽兩端有一定的坡度〔一般不大于1：3。4.返修前需將缺陷清除干凈,一般應(yīng)進(jìn)行100%PT確認(rèn)〔若缺陷是裂紋,則必須進(jìn)行100%PT。補(bǔ)焊時(shí)只需將缺陷除盡即可,不要挖得太深,必要時(shí)進(jìn)行RT進(jìn)行確認(rèn)缺陷已完全清除。補(bǔ)焊時(shí)先不填絲,用電弧對(duì)補(bǔ)焊區(qū)金屬熔化；填絲后電弧應(yīng)稍偏向焊絲,防補(bǔ)焊區(qū)金屬過(guò)熱,電弧可在補(bǔ)焊長(zhǎng)度方向上適度往復(fù)移動(dòng),以延長(zhǎng)熔池存在時(shí)間,以利于氫氣泡從熔池逸出。6.1氣孔產(chǎn)生原因：銅焊接氣孔主要是氫進(jìn)入焊接熔池而形成的。氫來(lái)源有：材料、焊絲、保護(hù)氣體、送絲機(jī)構(gòu)、焊工的手套和環(huán)境濕度太高等,如焊絲被污染、材料及焊絲本身的氧化膜、送絲機(jī)構(gòu)上有油污或冷凝汗?jié)n等。預(yù)防措施：材料及焊絲的含氫量≤0.4mL/100g；6.1.2被焊件表面應(yīng)去除油污及氧化膜,存放時(shí)間不超過(guò)4h。表面清理后應(yīng)用干燥、潔凈、不起毛的物件覆蓋坡口及兩側(cè)；6.1.3焊絲盡量使用拋光焊絲,不然處理方法同上；6.1.4保護(hù)氣體雜質(zhì)含量：H2≤0.001%；O2≤0.02%；N2≤0.1%；H2O≤0.02%；保護(hù)氣體管路：一般采用不銹鋼管或銅管,軟管采用塑料管而不能用橡膠等易吸水的軟管；焊前應(yīng)檢查冷卻水管道,確保不會(huì)漏水；當(dāng)環(huán)境濕度很大時(shí),應(yīng)對(duì)保護(hù)氣體進(jìn)行加熱對(duì)管路進(jìn)行吹掃；6.1.6送絲機(jī)構(gòu)：不得有油污,送絲同采用聚四氟乙烯管,并焊前清理管污染和冷凝水；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境：溫度不宜超過(guò)25℃,相對(duì)濕度不超過(guò)50%,保持環(huán)境清潔；焊工：工作服裝盡量是白色的,以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清理污染。焊時(shí)注意汗水和油漬不要再次污染焊件；6.1.9在焊前都應(yīng)在試板上試焊,以便檢查保護(hù)氣體和管路是否合格。6.1.10焊接工藝上預(yù)防措施：用雙面焊代替單面焊；每道焊縫薄時(shí)比厚時(shí)有利于氣孔逸出；大直徑焊絲有利于減少氣孔；焊前預(yù)熱、焊后緩冷；降低電弧電壓、增大電流、降低焊接速度,有利于減少氣孔。6.2裂紋產(chǎn)生原因：材料焊接性較差；選擇焊絲時(shí)沒(méi)考慮抗裂性；結(jié)構(gòu)的拘束度過(guò)大。預(yù)防措施：6.2.1對(duì)焊接性較差的銅材在焊接前應(yīng)考慮其抗裂性而不能只考慮強(qiáng)度；必要時(shí)可考慮對(duì)焊件進(jìn)行退火后焊接,焊后再淬火時(shí)效。6.2.2選擇抗裂紋性好的焊絲,如含Si等低熔點(diǎn)元素的焊絲。盡量減少焊接接頭的拘束度,合理安排焊接順序,讓焊縫能夠有橫向收縮余量,以減小焊接應(yīng)力。沒(méi)有必要定位焊的就不要焊定位焊,能雙面定位焊的就不要單面定位焊。盡量改單面焊為雙面焊。六、探傷要求：1.封頭拼縫焊后應(yīng)進(jìn)行100%RT,成形后再按規(guī)定100%RT或100%PT。2.A、B類(lèi)焊縫一般進(jìn)行100%RT。3.容器上的C、D類(lèi)焊接接頭進(jìn)行100%PT。4.銅材表面補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行100%PT。5.銅卡具和拉筋的臨時(shí)固定連接焊縫拆除后的焊痕等進(jìn)行100%PT。6.其他圖樣要求探傷的部位。銅及銅合金的焊接工藝銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、延展性及一定的強(qiáng)度等特性。在電氣、電子、化工、食品、動(dòng)力、交通及航空航天工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在純銅〔紫銅中添加10余種合金元素,形成固溶體的各類(lèi)銅合金,如加鋅為黃銅；加鎳為白銅；加硅為硅青銅；加鋁為鋁青銅等等。

銅及銅合金可用釬焊、電阻焊等工藝方法實(shí)現(xiàn)連接,在工業(yè)發(fā)達(dá)的今天、熔焊已占據(jù)主導(dǎo)地位。用焊條電弧焊、TIG焊、MIG焊等工藝方法容易實(shí)現(xiàn)銅及銅合金的焊接。

影響銅及銅合金焊接性的工藝難點(diǎn)主要有四項(xiàng)元素：一

是高導(dǎo)熱率的影響。銅的熱導(dǎo)熱率比碳鋼大7~11倍,當(dāng)采用的工藝參數(shù)與焊接同厚度碳鋼差不多時(shí),則銅材很難熔化,填充金屬和母材也不能很好地熔合。二是焊接接頭的熱裂傾向大。焊接時(shí),熔池銅與其中的雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶物,使銅及銅合金具有明顯的熱脆性,產(chǎn)生熱裂紋。三是產(chǎn)生氣孔的缺陷比碳鋼嚴(yán)重得多,與要是氫氣孔。四是焊接接頭性能的變化。晶粒粗化,塑性下降,耐蝕性下降等。

1、紫銅的焊接

焊接紫銅的方法有氣焊、手工碳弧焊、手工電弧焊和手工氬弧焊等方法,大型結(jié)構(gòu)也可采用自動(dòng)焊。

〔1紫銅的氣焊

焊接紫銅最常用的是對(duì)接接頭,搭接接頭和丁字接頭盡量少采用。氣焊可采用兩種焊絲,一種是含有脫氧元素的焊絲,如絲201、202；另一種是一般的紫銅絲和母材的切條,采用氣劑301作助熔劑。氣焊紫銅時(shí)應(yīng)采用中性焰。

〔2紫銅的手工電弧焊

在手工電弧焊時(shí)采用紫銅焊條銅107,焊芯為紫銅〔T2、T3。焊前應(yīng)清理焊接處邊緣。焊件厚度大于4毫米時(shí),焊前必須預(yù)熱,預(yù)熱溫度一般在400~500℃左右。用銅107焊條焊接,電源應(yīng)采用直流反接。

焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧,焊條不宜作橫向擺動(dòng)。焊條作往復(fù)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),可以改善焊縫的成形。長(zhǎng)焊縫應(yīng)采用逐步退焊法。焊接速度應(yīng)盡量快些。多層焊時(shí),必須徹底清除層間的熔渣。

焊接應(yīng)在通風(fēng)良好的場(chǎng)所進(jìn)行,以防止銅中毒現(xiàn)象。焊后應(yīng)用平頭錘敲擊焊縫,消除應(yīng)力和改善焊縫質(zhì)量。

〔3紫銅的手工氬弧焊

在紫銅手工氬弧焊時(shí),采用的焊絲有絲201<特制紫銅焊絲>和絲202,也采用紫銅絲,如T2。

焊前應(yīng)對(duì)工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物都必須清理干凈,避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機(jī)械清理法和化學(xué)清理法。

對(duì)接接頭板厚小于3毫米時(shí),不開(kāi)坡口；板厚為3～10毫米時(shí),開(kāi)V型坡口,坡口角度為60~70o；板厚大于10毫米時(shí),開(kāi)X型坡口,坡口角度為60~70o；為避免未焊透,一般不留鈍邊。根據(jù)板厚和坡口尺寸,對(duì)接接頭的裝配間隙在0.5～1.5毫米圍選取。

紫銅手工氬弧焊,通常是采用直流正接,即鎢極接負(fù)極。為了消除氣孔,保證焊縫根部可靠的熔合和焊透,必須提高焊接速度,減少氬氣消耗量,并預(yù)熱焊件。板厚小于3毫米時(shí),預(yù)熱溫度為150~300℃；板厚大于3毫米時(shí),預(yù)熱溫度為350~500℃。預(yù)熱溫度不宜過(guò)高,否則使焊接接頭的機(jī)械性能降低。

還有紫銅的碳弧焊,碳弧焊使用的電極有碳精電極和石墨電極。紫銅碳弧焊所用的焊絲和氣焊時(shí)一樣,也可用母材剪條,可用氣焊紫銅的助熔劑,如氣劑301等。

2、黃銅的焊接

黃銅焊接的方法有：氣焊、碳弧焊、手工電弧焊和氬弧焊。

〔1黃銅的氣焊

由于氣焊火焰的溫度低,焊接時(shí)黃銅中鋅的蒸發(fā)比采用電焊時(shí)少,所以在黃銅焊接中,氣焊是最常用的方法。

黃銅氣焊采用的焊絲有：絲221、絲222和絲224等,這些焊絲中含有硅、錫、鐵等元素,能夠防止和減少熔池中鋅的蒸發(fā)和燒損,有利于保證焊縫的性能和防止氣孔產(chǎn)生。氣焊黃銅常用的熔劑有固體粉末和氣體熔劑兩類(lèi),氣體熔劑由硼酸甲脂及甲醇組成；熔劑如氣劑301。

〔2黃銅的手工電弧焊

焊接黃銅除了用銅227及銅237外,也可以采用自制的焊條。

黃銅電弧焊時(shí),應(yīng)采用直流電源正接法,焊條接負(fù)極。焊前焊件表面應(yīng)作仔細(xì)清理。坡口角度一般不應(yīng)小于60~70o,為改善焊縫成形,焊件要預(yù)熱150~250℃。操作時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧焊接,不作橫向和前后擺動(dòng),只作直線(xiàn)移動(dòng),焊速要高。與海水、氨氣等腐蝕介質(zhì)接觸的黃銅焊件,焊后必須退火,以消除焊接應(yīng)力。

〔3黃銅的手工氬弧焊

黃銅手工氬弧焊可以采用標(biāo)準(zhǔn)黃銅焊絲：絲221、絲222和絲224,也可以采用與母材相同成分的材料作填充材料。

焊接可以用直流正接,也可以用交流。用交流焊接時(shí),鋅的蒸發(fā)比直流正接