紫铜与不锈钢焊接

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1、紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验　　　　　　　　四川空分   许丰淳 蒋吉华　　摘要   采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。　　关键词：　管板　钨极氩弧焊　热裂纹　强度—．实验的提出　　该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中

2、出现的问题而提出的。该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。　　由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。即使采用这样复杂的工艺，接头的强度

3、也还是比较低，大约只能承受2.5MPA左右，而油泵的最大供油压力为4.0MPA，这给装置的正常运行带来了隐患。最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。　　根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能 入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性 的问题。   二．钢与紫铜的焊接性能分析　　1、钢与紫铜的焊接特点　　Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电

4、子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下：　　(1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。　　(2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。　　(3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点要解决的问题。由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。在焊接过程叫，这些杂质

5、元素易形成各种低熔点的共晶体和脆性化合物而存于焊缝晶界处，严重削弱了金属在高温时的晶间结合力，是焊缝产生热裂纹的主要原因。　　此外，焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响比较大。据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能。因此，控制焊缝的熔合比是相当重要的环节。　　2.焊接要点　　(1)．合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用。具体地的方法就是采用热量集中的焊接方法，即:手工钨极氩弧焊接。另外可采焊前预热的办法。　　(2).正确选择焊接

6、材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量。　　(3)．拧制焊缝熔介比，以保证铁在焊缝中的含量在10—43％之间，使焊缝具有良好的抗裂性能。　　(4)．采用合理的接头型式，改善接头的工艺性能和抗裂性能。　　(5)．严格进行焊接前期处理。三、实验方法、内容及接头性能　　1．试验依据：参照CBl51附录C的要求进行。   　2．试验：采用不同的焊接材料及坡口型式进行实验   　3．检验内容：焊缝外观进行渗透检测(PT)、剖面进行金相宏观检测、强度及气密性试验。 强度及气密性试验：　　4．各种试验方

7、法及检测结果：　　(1)．紫铜与不锈钢管板接头的焊接见下表： 序号 焊接材料 焊接规范参数 表面渗透检测宏观金相强度及气密性试验备 注  1H0Cr21Nil0焊接电流：I=80～100A保护气体流量：Ar=10～151／min气体纯度≥99.99％大量裂纹裂纹未融合未进行试板管口未倒角 2 HS224焊接电流：I=80～100A保护气体流量：Ar=10～151／min气体纯度≥99.99％裂纹气孔未进行未进行试板管口倒角2×45°3 纯镍焊丝(采用Z308焊条的焊芯代 焊接电流：I=80～10

8、0A保护气体流量：Ar=10～151／min气体纯度≥99.99％ 表面气孔气孔夹沙未进行试板管口倒角2×45°4纯镍焊丝N6 焊接电流：I=80～100A保护气体流量：Ar=10～151／min气体纯度≥99.99％表面气孔单个气孔未进行试板管口倒角2×45°5 HS201焊接电流：I=80～100A保护气体流量：Ar=10～151／min气体纯度≥99.99％ 无裂纹气孔等缺陷 无宏观缺陷 压力=6.0MPa。满足要求1.试板管口倒角2×45°2.管规格∮10×16 HS201 焊接电流：I