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1、大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接工艺2011-2-5 17:03:52 作者: admin 查看次数: 163 评论数: 0大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接工艺 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。大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接工艺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
2、 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 750 A800 A、40 V50 V 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 12 的铜母线焊接，对 12 的单面 V 形坡口的紫铜母线焊接则指导性不强。在某炼锌厂两套 15 000 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，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，内在质量保证级合格，基本解决
3、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/(mk) 熔点1083线胀系数 16.510-6K-1 沸点 2580电阻率 1680-10m 密度8.96kg/cm3 紫铜的导热系数 20时比铁大 7 倍，1 000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
4、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，其中氧形成反应气孔，水汽产生扩散气孔，故须采取焊粉脱氧及缓冷等措施。为防止出现富铅或富铋的低熔点共晶，焊后应采取水润法快速冷切，锤击减应。 为保证焊缝根部成型及收弧处接头平滑、减少热量损失，施焊时应制备石墨垫板、挡板及堵块。2 钨极 氩弧焊焊前准备2.1 工器具的准备1)制作焦碳加热炉。2)准备石墨垫板。3)准备石墨挡板与堵块各 2 块。4)绝热材料选用石棉被。
5、2.2 钨极氩弧焊组对及预热1)钨极氩弧焊坡口采用刨床加工，为单面 V 形，坡口角度 555，钝边 1 mm，预热前组对间隙宜为 4 mm5 mm。2)钨极氩弧焊组对前，采用磨光机处理坡口侧 50 mm 范围内保护层至露出金属光泽为止。3)钨极氩弧焊预热如图 1 所示。图 1 钨极氩弧焊预热装置?1-母线；2-石墨垫板；3-焦碳炉；?4-鼓风机；5-石棉被；6-挡板3 钨极氩弧焊焊接工艺3.1 钨极氩弧焊焊机及焊材的选取1)钨极氩弧焊焊机选用 2 台 Z630 焊机，并联，正极性接法，保证电流平稳，焊枪为 500 A。2)钨极氩弧焊焊丝选用 6紫铜焊丝，并在焊接前用砂纸打磨，焊剂选用气剂 30
6、1。3.2 钨极氩弧焊预热钨极氩弧焊预热采用焦碳炉持续加热至 350600后(采取远红外测温枪测试)，用石棉被包裹焊缝两边 400 mm 宽范围后，关掉鼓风机，保证加热炉继续加热。此时，组对间隙因膨胀缩为 2mm3mm，在焊缝区均匀撒上气剂 301 后，可以施焊。3.3 钨极氩弧焊焊接工艺参数钨极氩弧焊焊接工艺参数如表 2 所示。表 2 钨极氩弧焊焊接工艺参数钨极氩弧焊焊接层数电流电压钨极焊丝氩气流量打底 350 A 20 V6铈钨极 6 1517(L/min) 填充盖面 400 A 20 V6铈钨极 6 1517(L/min)钨极氩弧焊焊接时，采用左焊法，为减少氧化，钨极氩弧焊焊接速度应快。
7、为便于观察熔池及填加焊丝，焊枪与工件夹角宜为 7585 ，焊丝与焊件间夹角为 1020，操作时钨极氩弧焊焊枪应均匀、平稳地向前作直线运动，并保持恒定的电弧长度，弧长一般控制在 2mm4mm ，当填充或盖面时，钨极氩弧焊焊丝应做轻微横向摆，在接头填满后，逐渐拉长电弧灭弧。钨极氩弧焊层间焊接时，应持续保证钨极氩弧焊焊缝区温度 350600左右，并不宜过长停留。3006 紫铜板钨极氩弧焊焊接，从加热至焊接完毕，一般需 40 min 左右，施焊时间仅为 10 min。 4 钨极氩弧焊焊后处理1)钨极氩弧焊焊后应采取水润法快速冷切，锤击减应，防止出现低熔点共晶，增加铜母线韧性。2)钨极氩弧焊冷却后用钢丝
8、刷清理熔渣，并酸洗清除钨极氩弧焊焊缝热影响区氧化层。3)对钨极氩弧焊焊缝进行外观检查。5 钨极氩弧焊机具设备钨极氩弧焊焊接机具准备如下。钨极氩弧焊焊机 Z630 2 台并联焊枪 500 A 水冷式氩弧焊把 1 把等离子切割机 Z200 1 台空压机 1 台鼓风机 2001台炉子 400002 台石墨板 20 20 道口/1 块吊车8t 1 台倒链 2t 2 个红外测温枪 M130T 1 个防辅射劳保服 2 套6 钨极氩弧焊劳动力组织钨极氩弧焊焊工 2 名铆工 2 名司炉工 1 名等离子切割机操作工 1 名技术员 1 名7 钨极氩弧焊质量标准及检验7.1 钨极氩弧焊质量标准对钨极氩弧焊接接头表面
9、质量按 HGJ223-1992 执行，内在质量执行 JB4730-1994级合格，电阻率采取双臂电桥测试法，应符合 GBJ149-1990。7.2 质量保证措施1)进行钨极氩弧焊焊接工艺评定，并依评定现场试焊后，确定作业指导书。2)钨极氩弧焊焊工经培训合格后方能上岗。3)钨极氩弧焊焊机及氩气瓶上的计量器具必须在校验周期内，指示准确。4)严格工序交接检查制度，不合格部份必须处理后，方能进行下道工序。8 钨极氩弧焊焊接质量用于钨极氩弧焊工艺试验的两块 30000 试件，经外观检查、着色显示熔合良好、无缺陷后，进行 X 射线照相，经检验无夹渣缺陷，仅有一处气孔，依 JB4730-1994 评定级合格
10、。然后，制取试，进行机械性能试验，试验结果符合 HGJ223-1992 要求，电阻率采用双臂电桥测试法，测定结果最大电阻率 0.015mm2m，符合 GBJ149-1990要求9 钨极氩弧焊经济效益分析采用该钨极氩弧焊焊接工艺后，焊缝外观成型良好，质量得到保证，避免了碳弧焊高温对焊工的强烈辅射，且适应场所更大，对难于采用炉子加热的场所用大焊炬气焊加热后，也可顺利施焊，同时对母线与导电片(角焊缝) 、母线的软连接( 对接缝)等各类型式的接头，也可在其指导下成功焊接，适用范围更广。相对于钨极氩弧焊碳弧焊接，钨极氩弧焊焊接电阻率更低，焊缝气孔更少，质量更稳定；相对于埋弧焊接，钨极氩弧焊更易于使焊工掌
11、握，且更适用于现场的窄幅、大长度母线焊接；相对于原母线采取的夹接连接，钨极氩弧焊后母线的耗电更少，商炼一期装置投产表明，其每生产 1 吨电解锌片比原省电 60 度，年可减少成本支出 45 万元左右，经济效益明显。10 钨极氩弧焊工程应用实例 陕西锌业公司某炼锌厂 2 套 15 000 吨/年电解锌工程中有 80 多吨紫铜母线，材质为T1，截面为 300mm16mm，200mm12mm，200mm28mm 不等，单根母线长达 17m，并有部分导电片(250mm12mm ，间距 62mm)与母线的角连接、镶嵌连接，设计要求均为焊接。采用预热条件下的氩弧焊接，焊缝外观成型良好，对其试件测试，接头内在
12、质量、机械性能及电阻率等技术指标均符合设计规定，每套装置焊接工期仅为 25天，提前完成任务，保证了该厂的顺利投产。11 结论1)钨极氩弧焊接对大截面紫铜母线来说是一种预热温度较低、焊接质量稳定、操作方便、施焊环境较好的方法，对 12mm 的铜及其合金焊接具有一定的指导作用。但含氧铜焊接中普遍存在气孔通过使用焊粉、保证层间温度仍难以消除，从理论上讲，可通过控制氩气及周围环境中的氢、氮的含量来消除气孔，但在实际中很难达到。2)钨极氩弧焊气孔产生的部位主要是焊接接头处，其原因为钨极氩弧焊熄弧后温度降低、气体来不及析出造成。故宜接长焊条、每层连续焊完。3)对不同截面的紫铜母线角连接、软连接、镶嵌连接，其预热温度及工艺参数与对接时参数差别不大，宜根据截面大小及接头型式采取适当的预热方法(如船形焊)进行焊接。
