鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的氣焊工藝研究

　　不銹鋼與紫銅的物理及化學特性差異較大,焊接時焊縫及熔合區容易產生裂紋、晶間腐蝕和氣孔等質量問題?；阢t鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的理、化特性和焊接特性，針對熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等產生的原因，選擇合適的填充材料、氣焊焊接火焰，憑借焊接技術經驗能有效降低兩者焊接接頭處熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問題的產生，實現鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的高質量氣焊焊接。

　　關鍵詞:鉻鎳奧氏體不銹鋼管；紫銅管；氣焊工藝；技術論文

　　不銹鋼與紫銅的物理及化學特性差異較大,焊接時焊縫及熔合區容易產生裂紋、晶間腐蝕、氣孔等質量問題。本文旨在從焊接工作的實踐操作中，總結紫銅與鉻鎳奧氏不銹鋼氣焊焊接經驗，研究合理的紫銅管與鉻鎳奧氏不銹鋼管的氣焊焊接工藝,克服兩者焊接過程中的裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問題。

　　1 母材的物理特性

　　1.1鉻鎳奧氏體不銹鋼的物理特性

　　鉻鎳奧氏體不銹鋼管的鑄成材料是鉻鎳奧氏體不銹鋼, 具有高韌性和塑性,但強度較低，無磁性, 耐氧化性酸介質腐蝕性較強,熔點為1370~1400℃, 導熱率較小,約為21.35W(/m?K)，共晶線膨脹系數略為18.7×10-6/℃。

　　1.2紫銅的物理特性

　　紫銅即純質的銅,雜質含量低于1%。紫銅柔韌性好,有較好的延展性,密度較大，抗腐蝕性也較強。其熔點為1083℃,導熱率較高,略為385.2W(/m?K)，線膨脹系數略為16.4×10-61/℃,

　　2母材的焊接性

　　2.1不銹鋼管的焊接性

　　鉻鎳奧氏體不銹鋼焊接性良好,該類鋼材廣泛應用于要求耐酸腐蝕的管道。其焊接時,一般不會出現冷裂紋，因此焊接時無須一些特殊的工藝措施。差強之處為當焊絲選擇及焊接工藝運用不當,容易出現熱裂紋及接頭喪失抗晶間腐蝕的能力。

　　2.1.1晶間腐蝕:在450~850℃間會產生晶間腐蝕,危險的溫度為650℃。隨著鉻鎳奧氏體不銹鋼中含碳量的增加, 碳化鉻在晶界的生成也隨之增多,產生晶間腐蝕的傾向也隨之增加。如果焊接方法不當,焊后極可能出現晶間腐蝕。

　　2.1.2熱裂紋:如果焊絲或熔劑選用不當,會使焊縫晶粒粗大、雜質增多,促使熱裂紋產生。

　　2.1.3氣孔:高溫熔化狀態下,浮于熔池表面的三氧化二鉻會阻礙金屬的熔化,不利于焊縫處結晶顆粒的結合,促使焊縫產生氣孔。

　　2.2紫銅管的焊接性

　　紫銅易變形,焊透性差,由于熱導率大,焊接區不容易加熱到熔點,容易產生未熔化和未焊透現象。

　　2.2.1氧化性:常溫下銅不易被氧化,但高溫時銅容易被氧化,生成氧化亞銅(Cu2O), 氧化亞銅分布于銅的晶界上,它使焊接接頭的機械性能降低。

　　2.2.2熱裂紋: 銅在液態下易氧化生成氧化亞銅，它溶于液態銅而不溶于固態銅，冷凝過程中晶間容易生成低熔點的Cu2O-Cu共晶,銅材中Bi、Pb(鉍、鉛)等雜質在熔池結晶過程中生成低熔點共晶Cu+Bi(熔點270℃)和Cu+Pb(熔點326℃)，分布于焊縫金屬的晶界處。高溫時焊縫及熱影響區的低熔點共晶重新熔化，由于焊接應力，焊縫或熱影響區就出現熱裂紋。

　　2.2.3氣孔:銅在焊接時,熔池中會析出擴散氫,在熔池凝固過程中,氫氣體來不及逸出,在焊縫中容易出現氫氣孔。

　　3焊接工藝

　　3.1焊前準備

　　3.1.1接頭清理

　　焊前應對不銹鋼管和紫銅管焊接接頭進行清理，用砂布或銼刀將表面的雜質、污垢清除干凈，同時焊口管內也必須清理干凈，之后用0號細砂打磨表面，直至露出金屬光澤

　　3.1.2選擇填充材料

　　奧氏體不銹鋼與紫銅的導熱率和線膨脹系數相差較大,焊接時接頭處會產生很大的應力,易導致焊縫處產生裂紋。采用純銅和銅合金做填充材料,焊縫中含銅量較高,結晶時奧氏體晶粒間低熔點的銅液較多,對裂紋會產生一定的愈合作用。因此,選用黃銅焊絲作為氣焊焊接鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的填充材料,焊絲224(硅黃銅焊絲)含一定量的鎳、鉻,能增強接頭焊縫的耐腐蝕性和抗拉強度。焊劑可選用硼砂。

　　3.2操作技術

　　3.2.1焊接定位

　　先進行定位焊，定位焊縫長度取20—25mm，間距約200—300mm。定位焊使用焊絲與正式焊接時相同，焊接前在間隙內涂一層熔劑，火焰功率比焊接時稍大些。對于大焊件，宜用分段對稱定位焊法，且焊縫余高不能超過坡口深度的2/3。為減少焊接應力，防止出現裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問題，焊前也應預熱。

　　3.2.2焊接技術

　　紫銅導熱率高，應使用比焊一般碳鋼大1—2倍的火焰能量焊接，同時鉻鎳奧氏體不銹鋼與紫銅氣焊焊接的火焰應使用中性焰,不能使用氧化焰或碳化焰,氧化焰易使熔池氧化,生成氧化亞銅,引起熱裂紋,碳化焰則含過量的氫,易使焊縫產生氣孔。

　　焊嘴、焊炬的號數根據管子厚度和大小來定。壁厚大于4mm，需開V型坡口進行焊接。焊接時先對紫銅管進行預熱，預熱溫度薄管、小尺寸焊件取400—500℃(以銅管焊縫處發黑為宜)，厚大管需600—700℃(以銅管焊縫處發黑為宜)，小件整體預熱，大件局部預熱，局部預熱，預熱可用氧—乙炔焰進行。在接近焊接溫度后將火焰移向鉻鎳奧氏體不銹鋼管, 焊嘴與管子的切線夾角為60~70°,焰心距縫口表面4~5mm,焊絲與焊嘴的夾角為90°, 焊接時將焊絲不斷地挑熔劑向焊縫處熔敷。焊嘴應偏向銅管, 焊接速度要快,以避免鉻鎳奧氏體不銹鋼管溫度過高。如果填充金屬落于不銹鋼上不能熔和,說明溫度過高,應把火焰提高,暫緩焊接使不銹鋼的溫度稍微降低些，然后再進行焊接；若兩者焊接時間較長,可先在不銹鋼接頭表面堆焊一層黃銅再進行焊接,焊接效果更好。

　　4.結語

　　通過積累的不銹鋼管與紫銅管氣焊成功焊接經驗，制定科學合理的鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的氣焊焊接工藝,將鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管進行牢固地焊接,并有效降低焊縫熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等問題的出現,提高焊接質量。本文在分析鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的理、化特性和焊接特性的基礎上，針對熱裂紋、晶間腐蝕和氣孔等產生的原因，選擇特定的填充材料、合適的氣焊焊接火焰和憑借焊接技術經驗能有效降低兩者焊接接頭處熱裂紋、晶間腐蝕、氣孔等問題的產生，實現鉻鎳奧氏體不銹鋼管與紫銅管的高質量氣焊焊接。

　　參考文獻

　　[1] 陳祝平．焊接工程師手冊．北京：機械工業出版社，2002．

　　[2] 劉云龍．焊接技師手冊．北京：機械工業出版社。2000．

　　[3]俞逢英.高 級電焊工工藝學[M].北京:機械工業出版社,2001.

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