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发表于 2010-11-8 22:20:28
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来自: 中国江苏南京
有色金属压力容器的焊接(2) 一般情况下可按表根据所焊母材牌号来选择相应的焊丝牌号,并通过JB/T 4745-2002中附录B的焊接工艺评定验证。 - b4 r6 C. e) ^
不同牌号的钛材相焊时,一般按耐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。
: R% V; s, ~. g4 y8 V! W② 保护气体的选用。焊接用氩气纯度不应低于99.99%,露点不应高于-50℃,且符合GB 4842-1984的规定。当瓶装氩气的压力低于0.5MPa时不宜使用。
/ `/ s( a% k' f0 r# z8 P③ 钨极。钨极氩弧焊时推荐采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大小选择,电极端部应为圆锥形。
$ v8 O& \* m* u/ Q$ {6 y钛及钛合金氩弧焊时,最关键的是要将焊接高温区与空气隔离开,为了有效地进行保护,焊炬喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适量流量的氩气是极其重要的。焊缝及近缝区颜色是衡量保护效果的标志,银白色、浅黄色表示保护效果好,深黄色为轻微氧化,一般情况下还是允许的,金紫色表示中度氧化,深蓝色表示严重氧化,至于灰白色是绝对不允许的,表示焊缝已经变质,必须报废重焊。 + p: ^" [" \( z9 _4 E0 A
三、铝及铝合金的焊接 - G3 D! d' S4 C$ l
压力容器中常用纯铝、铝-锰合金和铝-镁合金。铝锰合金仅可变形强化,其强度比纯铝略高,成形工艺及耐蚀性、焊接性好。铝镁合金仅可变形强化,其ω(Mg)一般为0.5 % ~ 7.0 % ,与其他铝合金相比,铝镁合金具有中等强度,其延性、焊接性能、耐蚀性良好。 . n' j/ s1 Z; e0 W: Y
铝在空气和氧化性水溶液介质中,表面产生致密的氧化铝钝化膜,因而在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。铝在低温下与铁素体钢不同,不存在脆性转变,铝容器的设计温度可达-269℃。
: A2 S# v7 p- b! X) {4 U1. 铝及铝合金焊接特点
& ]2 ^) J# s0 ]6 @! [, o铝极易氧化,在常温空气中即生成致密的A12O3薄膜,焊接时造成夹渣,氧化铝膜还会吸附水分,焊接时会促使焊缝生成气孔。焊接时,对熔化金属和高温金属应进行有效的保护。 ; }. t* } l, c# I ]' ~
铝的线膨胀系数约为钢的2倍,铝凝固时的体积收缩率也比钢大得多,铝焊接时熔池容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。 / e1 j2 Q& y$ r9 a- x" i
铝及铝合金液体熔池易吸收氢等气体,当焊后冷却凝固过程中来不及析出,在焊缝中形成气孔。
3 F4 [* P$ _# e% G7 V6 p% K当母材为变形强化或固溶时效强化时,焊接热影响区强度将下降。 % b7 b: Y0 B2 o
2. 焊接方法
7 c @# h! Q- e+ R1 Q) l9 N铝及铝合金适用的方法很多,压力容器上施焊时,经常采用钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊,这两种焊接方法热量比较集中,电弧燃烧稳定,由于采用隋性气体,保护良好,容易控制杂质和水分来源,减少热裂纹和气孔的发生,焊缝质量优良,钨极氩弧焊一般用于薄板,熔化极气体保护焊用于厚板。 , p# a. W" l) _: N# k: J# K
3. 焊丝材料
* R" }2 p$ g3 u: @2 x/ T选用的焊丝应使焊缝金属的抗拉强度不低于母材(非热处理强化铝为退火状态,热处理强化铝为指定值)的标准抗拉强度下限值或指定值,并使焊缝金属的塑性和耐蚀性不低于或接近于母材,或满足图样要求。
4 X2 ^6 t8 T& q! o% y" @为保证焊缝的耐蚀性,在焊接纯铝时宜用纯度与母材相近或纯度比母材稍高的焊丝。在焊接铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时,宜采用含镁量或含锰量与母材相近或比母材稍高的焊丝。
, Q6 T5 K2 B; G焊丝可从GB/T 10858-1989《铝及铝合金焊丝》中选取,也可从化学成分与变形铝及铝合金相同(符合GB/T 3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》)的丝材中选取,如按(GB/T 3197-2001《焊条用铝合金线》。 * E, }, D& p/ y- }, C$ V
常用的保护气体有氩气和氮气,其气体纯度应大于99.9%。 % x1 U0 I" l7 I" Y1 J, j
由于铈钨极化学稳定性好,阴极斑点小,压降低,烧损少,易于引弧,电弧稳定性好。宜选用铈钨极。 3 o! u* A: _3 n- C* c
三、铜及铜合金的焊接 6 _4 [+ N* g& D0 @: \
常用的铜及铜合金有四种:纯铜,黄铜,青铜和白铜。在压力容器中纯铜与黄铜使用较多。 / q- _- `& s9 g j* ]- f
纯铜是ω(Cu)不低于99.5% 的工业纯铜,具有良好的导电性、导热性,良好的常温和低温塑性,以及对海水等的耐腐蚀性,纯铜中的杂志如氧、硫、铋等都不同程度地降低纯铜的优良性能,增加材料的冷脆性和接头中出现热裂纹的倾向。黄铜系铜和锌组成的二元合金,黄铜与纯铜强度、硬度和耐腐蚀能力都高,且具有一定塑性,能很好承受热加工和冷加工,ω(Zn)在< 30% ~ 40% 的黄铜具有α相与少量的β相,因而提高了强度、塑性、耐蚀性、但对焊接性不利。 " N* j) p$ F; l
1. 铜及铜合金焊接特点
V2 h: Y: t2 @0 k8 v& c铜及铜合金导热率高,线胀系数和收缩率大,当焊接线能量不足时,则容易产生未熔合、未焊透,焊后变形也较严重,外观成形差。焊接时,铜能与其中杂质生成多种低熔点共晶,在焊接应力作用下产生热裂纹,杂质中以氧的危害性最大。 7 j. ~: {6 v+ a; S/ U) I+ d" n
熔焊铜及铜合金时,由于溶解的氢和氧化还原反应引起气孔,几乎分布在焊缝的各个部位。同时,由于晶粒严重长大,杂质和合金元素的掺人,有用合金元素的氧化、蒸发,使焊接接头性能发生很大的变化。
' F: }: J8 ?( ~: G0 m, `0 w2. 焊接方法
5 c r$ u1 l% G2 E焊接铜及铜合金需要大功率、高能束的熔焊热源,热效率越高,能量越集中愈有利,不同厚度的材料对于不同焊接方法有其适应性,薄板焊接以钨极氩弧焊、焊条电弧焊和气焊为好,中板以熔化极气体保护焊和电子束焊较合适,厚板则建议使用埋弧焊、MIG焊和电渣焊。 , i( O* h u& o B1 F2 j* |
3. 焊接材料 ; _" f' u' ~ J2 ]: |
① 焊条
3 P+ a: _2 H- D/ n' P焊条电弧焊用焊条分为纯铜、青铜两类,由于黄铜中的锌容易蒸发,因而极少采用焊条电弧焊。纯铜焊条型号ECu为低氢型药皮,用于焊接脱氧或无氧铜结构件,在大气及海水中具有良好的耐腐蚀性。 # W! R2 a6 Y! f! f4 n0 f7 n) W4 Z
② 埋弧焊用焊丝与焊剂
5 K7 a% ]; m8 }埋弧焊的特点是电热效率高,对熔池的保护效果好。大、中厚度铜焊件的焊接工艺与钢基本相同,可选用高硅高锰焊剂HJ431,但可能发生合金元素向焊缝过渡,对接头性能要求高的焊件宜选用HJ260、HJ150。焊丝则选用纯铜焊丝、青铜焊丝、焊接纯铜和黄铜。 ! W# u8 U- q K) q. S: t( d! l5 p
③ 气体保护焊用焊丝 $ u3 c7 i! ^% H: s7 ]& A
铜薄板和中板焊接,使用气保焊逐渐取代气焊、焊条电弧焊,电极一般采用钍钨极(EWTh-2)。焊接纯铜,一般选用含有ω(Si) 0.5%,ω(P) 0.15%或ω(Ti) 0.3% ~ 0.5%脱氧剂的无氧铜焊丝,如HSCu。焊接普通黄铜,采用无氧铜加脱氧剂的锡青铜焊丝,如HSCuSn。对高强度黄铜则采用青铜加脱氧剂的硅青铜焊丝或铝青铜焊丝,如:HSCuAl、HSCuSi等。 ) b9 a, @' H* ~! U5 D: h
保护气体则选用氩气(Ar)或Ar+He(Ar+He混合比50/50或30/70),采用Ar+He混合气体的最大优点是可以改善焊缝金属的润湿性,提高焊接质量。由于氦气保护时输入热量比氩气保护时大,故可降低预热温度。 2 R7 P: A9 G( g, d0 h
4. 焊接工艺
2 i9 ^: w) S' z2 H. Y9 ]$ t2 q① 焊前要预热或在焊接过程中采取同步加热的措施。
4 M Z; y5 U: p3 N+ Z' ` O② 严格限制铜中的杂质含量,通过焊丝加人硅、锰、磷等合金元素,增加对焊缝的脱氧能力,选用能获得α+β组织的焊丝等措施防止焊接接头裂纹与减少气孔。
8 }: Y- m6 \! b* a }7 j- ?③ 控制焊后冷却速度,防止焊接变形。 |
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