紫铜氩弧焊接技术.doc

手工碳弧焊接大型紫铜工件技术时间：2005-12-2022:27:01九七年舞阳钢铁公司进口设备上的结晶器损坏了，结晶器是冶炼钢炉上的必需零件。该工件长800mm.宽400mm，高200mm，呈长方形，重达600Kg左右，质量要求铸造以后，还得经过锻造成型。经其较低致密的金属组织来保证在单位面积上通过高密度.大电流的技术要求。该结晶器应用的环境条件都都比较恶劣，运行时高温状态下，需用循环水进行冷却。为了节省外汇，使结晶器配件国产化，该公司决定自已制造生产。在克服了需在该工件的体积内顺长方向加5条直径30毫米的水道，横向加工两条同径的水道的困难以后，又遇到了7条水道的确良14个端部密封焊接的难题。因为该工件是纯紫铜的材质，其导热系数高出黑色金属的8至10倍，抟热速度太快，工件的体积太大，焊接时温度场非常不容易建立，使密封水道端头的焊接非常屈难，经过多次采用不同焊接工艺的试验，焊后对结晶器‘做水压试验，均有不同程度的泄漏，后经采用碳棒焊接成功地焊接了3台结晶器。’
具体的工艺措施如下：将工件水道端部加工坡口，把圆孔的周边用铣订加工成单边V型坡口，角度60左右，坡口深8至10毫米。14个圆堵头的材质要求与工件相同，厚度30毫米，坡口若悬河形状尺寸与工件相同，要求圆堵的机加工精度与水道是紧密配合。工件的预热温度700℃焊接电源采用直流正板性，以提高工件的温度。先用直径6毫米的碳棒，焊接电流250A。焊钳采用自制的水冷式焊钳。焊接材料选用，焊丝直径3毫米。
因为该工件的体积较大，散热速度快，在施焊过程中，要注意保温。我们虽然采取了保温箱的措施，但仍控制不了热量的不断散失。所以，在焊接时我们采用两把大号焊炬同时对工件加热，以弥补散失的热量。同盟时在操作过程中还要注意热辐射的灼伤和工件翻身，起吊时的安全问题。
施焊时，第一层打底层，不加焊丝，直接将母材和堵头熔化。第二层施焊再加焊丝。紫铜高温下氧化速度非常快。要求施焊的动作速度要快，层间的间隔时间越短越好，层间要用钢丝刷或钢丝砂轮清除焊缝的氧化皮。焊接时紫铜极易产生气孔，操作时应注意观察熔池流动的情况和形状，熔池应一真都在弧焰的保护下，避免外来空气的侵入。若不慎产生气孔，应产即回焊，回焊的速度，应是在熔池淌未凝固之前完成。焊后产即用手锤轻击焊缝，使其组织致密，随后保温缓冷。
结晶器的焊接成功，不仅给国家节约了大量的外汇，结束了进口设备的零配件——结晶器必须依靠进口的历史，还为舞钢公司引进洋设备、吸收、消化、改进国产化的道路，提供了有力的技术保障。
摘要：采用水冷式钨极氩弧焊工艺，成功地实现了大截面紫铜母线的焊接。施工及装置运行表明，该工艺克服了传统旧的“碳弧焊”工艺易使焊工中毒、焊缝易渗碳、塑性差、电阻大的缺点，具有焊接质量稳定、操作简便、安全和施工成本较低等优点。
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。
在商洛炼锌厂两套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，我们借鉴国内、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，