大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接工艺解读

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1、大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接工艺(上)铜母线的连接在电站、冶金装置中经常遇到，其连接方式有夹接法(螺柱紧固)、焊接法等。对大截面紫铜母线的焊接就国内目前的资料显示，有碳弧焊、埋弧焊及钨极氩弧焊几种。碳弧焊预热温度较高，须保证焊口母材温度750℃以上，焊缝外观成形一般，且高温产生的Cu2O蒸汽易使焊工中毒，同时易引起渗碳，塑性较差，电阻率较大。埋弧焊预热温度稍低，约500℃左右，质量较稳定，但电流、电压稍高，分别为750A～800A、40V～50V左右，且焊剂用量较大，国内尚未有焊接大截面、大长度母线的介绍。钨极氩弧焊从目前国内的规范显示，仅

2、适用于δ＜12的铜母线焊接，对δ＞12的单面V形坡口的紫铜母线焊接则指导性不强。　　在某炼锌厂两套15000吨/年电解锌装置中，设计要求采用焊接连接法，但未明确焊接工艺及方法。在充分考虑改善焊缝质量、劳动环境的基础上，借鉴国内、国外经验，采用了在预热条件下的水冷式钨极氩弧焊工艺，焊缝外观成型良好，内在质量保证Ⅱ级合格，基本解决了铜焊接中普遍存在的夹渣、气孔缺陷，成功地完成了该工程的安装任务。　　1紫铜的可焊性　　该工程所用铜为含氧铜T1，其杂质总含量0.05，其中氧为0.02，其物理性能如表1所示。　　表1含氧铜T1的物理性能表　　指标指标

3、值指标指标值晶格类型面心立方晶格导热系数386.4W/(m•k)熔点1083℃线胀系数16.5×10-6K-1沸点2580℃电阻率168×１0-10Ω•m密度8.96kg/cm3　　　　紫铜的导热系数20℃时比铁大7倍，1000℃时大11倍多，焊接时热量迅速从加热区传导出去，使母材与填充金属难以融合，因此焊接时须采用大功率热源并采取预热，施焊时才易形成熔池。　　T1的线胀系数比铁大15%，为避免近缝区产生袭纹，保证焊接时间隙，故组对时应保证足够的间隙；同时其收缩率比铁大1倍以上，为防止熔池由液相变为固态时，层间温度差较大形成袭纹，故施焊时应

4、保证层间温度。　　含氧铜焊接时极易形成气孔，其产生原因主要为氧和水汽，其中氧形成反应气孔，水汽产生扩散气孔，故须采取焊粉脱氧及缓冷等措施。　　为防止出现富铅或富铋的低熔点共晶，焊后应采取水润法快速冷切，锤击减应。　　为保证焊缝根部成型及收弧处接头平滑、减少热量损失，施焊时应制备石墨垫板、挡板及堵块。　　2焊前准备　　2.1工器具的准备　　1)制作焦碳加热炉。　　2)准备石墨垫板。　　3)准备石墨挡板与堵块各2块。　　4)绝热材料选用石棉被。　　2.2组对及预热　　1)坡口采用刨床加工，为单面V形，坡口角度55°±5°，钝边1mm，预热前组对

5、间隙宜为4mm～5mm。　　2)组对前，采用磨光机处理坡口侧50mm范围内保护层至露出金属光泽为止。　　3)预热如图1所示。　　图1预热装置　　?1-母线；2-石墨垫板；3-焦碳炉；　　?4-鼓风机；5-石棉被；6-挡板　　3焊接工艺　　3.1焊机及焊材的选取　　1)焊机选用2台Z630焊机，并联，正极性接法，保证电流平稳，焊枪为500A。　　2)焊丝选用Φ6紫铜焊丝，并在焊接前用砂纸打磨，焊剂选用气剂301。　　3.2预热　　预热采用焦碳炉持续加热至350℃～600℃后(采取远红外测温枪测试)，用石棉被包裹焊缝两边400mm宽范围后，关掉

6、鼓风机，保证加热炉继续加热。此时，组对间隙因膨胀缩为2mm～3mm，在焊缝区均匀撒上气剂301后，可以施焊。　　3.3焊接工艺参数　　焊接工艺参数如表2所示。　　表2焊接工艺参数　　焊接层数电流电压钨极焊丝氩气流量打底350A20VΦ6铈钨极Φ615～17(L/min)填充盖面400A20VΦ6铈钨极Φ615～17(L/min)　　焊接时，采用左焊法，为减少氧化，焊接速度应快。为便于观察熔池及填加焊丝，焊枪与工件夹角宜为75℃～85℃，焊丝与焊件间夹角为10°～20°，操作时焊枪应均匀、平稳地向前作直线运动，并保持恒定的电弧长度，弧长一般控

7、制在2mm～4mm，当填充或盖面时，焊丝应做轻微横向摆，在接头填满后，逐渐拉长电弧灭弧。　　层间焊接时，应持续保证焊缝区温度350℃～600℃左右，并不宜过长停留。　　300×１6紫铜板焊接，从加热至焊接完毕，一般需40min左右，施焊时间仅为10min。　　4焊后处理　　1)焊后应采取水润法快速冷切，锤击减应，防止出现低熔点共晶，增加铜母线韧性。　　2)冷却后用钢丝刷清理熔渣，并酸洗清除焊缝热影响区氧化层。　　3)对焊缝进行外观检查。5机具设备　　焊接机具准备如下。　　焊机Z6302台并联焊枪500A水冷式氩弧焊把1把等离子切割机Z200

8、1台空压机　1台鼓风机200ω1台炉子400×５002台石墨板δ2020道口/1块吊车8t1台倒链2t2个红外测温枪M130T1个防辅射劳保服　2套　　6劳动力组织　　焊工2名铆