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)范》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30 mm范圍內(nèi)一般應(yīng)進(jìn)行100%PT。
2. 焊絲、坡口表面及其兩側(cè)不少于30 mm范圍內(nèi)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(chǎng)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之內(nèi)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)若電流較大還應(yīng)考慮焊劑層應(yīng)有一定的厚度。墊板尺寸可按下圖:
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℃??梢暰唧w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10~20 mm。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。
5. 返修焊縫性能和質(zhì)量要求應(yīng)與原焊縫相同;
6. 銅焊接主要焊縫缺陷是氣孔和裂紋:
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:
6.1.1材料及焊絲內(nèi)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)氣體內(nèi)雜質(zhì)含量:H2≤0.001%;O2≤0.02%;N2≤0.1%;H2O≤0.02%;
6.1.5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,并焊前清理管內(nèi)污染和冷凝水;
6.1.7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;
6.1.8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。
6.2.3 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。
6.2.4 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。