UNS C70600铜镍合金焊接工艺

作者:严连菊;傅存海 刊名:科技信息 上传者:郑小驴

【摘要】本文主要分析了铜镍合金的焊接性、焊接过程中易产生的缺陷,和工艺焊接性方面的施焊难点,结合实际施焊过程,总结了铜镍合金焊接过程中的手工钨极氩弧焊(GTAW)和焊条电弧焊(SMAW)的施焊技巧和参数。通过对铜镍合金(UNS C70600)手工钨极氩弧焊(GTAW)和焊条电弧焊(SMAW)工艺评定试验,验证了焊接技巧和焊接工艺参数的合理性和适用性,并归纳出了获得优质Cu-Ni合金焊接接头的焊接注意事项。

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1铜镍合金的应用铜镍合金,俗称白铜,以其独有的特点,主要应用于火力发电、核电、造船、海水淡化行业和海洋工程等行业的冷凝管,在核电和火力发电行业,铜镍合金冷凝管受到了代替钛管和不锈钢管的挑战;但是在造船、海水淡化行业和海洋工程等工程中,铜镍合金冷凝管仍然保持着巨大的应用潜力,具有不可代替性。相关资料表明,在海水流速大的地方,有高耐海水腐蚀的材料分别为不锈钢、蒙乃尔合金和铜镍合金。双相不锈钢也具有很好的抗腐蚀性,但是其导热系数约为铜镍合金的38%。蒙乃尔合金价格太贵,采用的价值不高。铜镍合金材料是制造海水管系的常用材料,但铜镍合金材料寿命有限,需定期更换。2铜镍合金焊接性分析2.1焊接性介绍焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下,获得优良焊接接头的难易程度。可分为工艺焊接性和使用焊接性,铜镍合金中,镍可以无限固溶于铜,具有单一的相组织,在加热和冷却过程中不存在相变,故不存在淬硬倾向,焊前也不需预热。有较高的塑性和韧性,故冷裂纹倾向较小。总体而言,铜镍合金的焊接性相对良好,但也存在一些难点。2.2焊接难点分析1)由于其线膨胀系数比较高,故焊接时较容易出现变形和较大的焊接内应力。2)焊接接头的热裂纹倾向较大。3)由于铜镍合金导热率较大,焊缝冷却速度过大,焊接容易出现气孔,主要是氢致气孔和氧化反应气孔。4)焊接过程中容易出现热脆性和结晶裂纹。3铜镍合金焊接工艺3.1焊接方法综合考虑现场施工情况和对焊接质量的要求,采用手工钨极氩弧焊(GTAW)和手工焊条电弧焊(SMAW)。3.2焊材选1)焊丝和焊条选用根据以上对铜镍合金的焊接性分析,铜镍合金本身不含脱氧元素,为了避免气孔的产生,故一般选用含微量Si、P或Ti等脱氧剂的焊材。2)保护气从经济的角度出发,为了保证焊缝质量,避免焊缝中产生气孔,钨极氩弧焊(GTAW)采用纯氩保护。若需加大保护气的穿透力,增大焊缝熔深,可以加入适量氮气。本文中选用氩气。3.3焊接工艺1)焊前准备由于铜镍合金的润湿性较差,故建议尽量采用单边3035的坡口角度。由于铜镍合金的屈服强度比较低,线膨胀系数较大,故焊接时会产生较大的横向收缩变形,使装配间隙缩小,甚至变为零,对焊接单面焊双面成型造成较大的困难。故焊前应保证足够的装配间隙,必要时,可以采用定位块的方式来保证装备间隙。建议装配间隙为34mm。2)定位焊定位焊焊丝应和正式焊缝所用焊丝一致,定位焊焊缝厚度和数量应尽量少。定位焊焊缝不得超过正式焊缝厚度,不允许有任何焊接缺陷。在打底焊时,定位焊必须完全熔化。3)打底焊打底焊采用GTAW,焊接应尽量采用小规范。打底焊前,应先对管子进行背面充氩,并尽量保证管内氧含量小于0.5%。避免焊接时产生气孔或焊缝被氧化。焊接过程中,当背面焊缝不受电弧影响时,方可停止背面保护。对于直径较大的管材,打底焊采用对称打底法(打底焊顺序见图1),以避免变形。直径较小的管材,可以采用和填充焊一致的焊接顺序(填充焊顺序见图1)。图1焊接顺序图对于直径较大的管,可采用两人同时从9点处和6点处对称焊,在9点处引弧后,电弧先对起弧处稍加预热,再进行填丝焊接。填充焊丝以往复运动方式间断的送入熔池电弧区内的熔池前方,呈滴状滴入熔池。送丝速度要均匀,不能时快时慢。从6点处起弧时,由于处于仰焊位置,加之铜水流动性、润湿性较差,根部容易出现内凹,故采用内填丝法,即焊丝从坡口底部送进,利用电弧热将焊丝熔化。收弧时,焊至焊件末端时,应减小焊枪与焊件的夹角,让电弧热集中在焊丝上,加大焊丝熔敷量,以填满弧坑。停弧后,氩气延时10S左右关

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