焊接銅管的工藝措施及冷卻速度
銅在空氣或其它氧化性氣氛中加熱時,隨著溫度的升高和時間的增加其氧化(滲氧)會急劇增加,從而造成銅管的表面含氧。根據(jù)資料,在900力口熱lOmin,滲氧可達(dá)1.7mm,顯然如果溫度 高銅管氧化的就越嚴(yán)重。氧是無氧銅氫脆的禍源。100g含0.01%氧的銅在氫或CO介質(zhì)中退火,能生成14mL的氣體(HzO,COz),生成的水蒸氣(或COz)不溶于銅,而產(chǎn)生 的氣體壓力大于金屬本身之強度時將引起材料沿晶界開裂。
如果焊接銅管在焊接過程中 先采用火焰對焊接部位進(jìn)行預(yù)熱,再轉(zhuǎn)換到另一個工位進(jìn)行焊接,轉(zhuǎn)移工位時高溫銅管直接與空氣發(fā)生接觸;為使加熱均勻,火焰 適當(dāng)擺動,這就造成火焰氣氛與空氣氣氛交互作用的局面。當(dāng)釬焊方法為氧丙烷釬焊時,則可能在預(yù)熱焰加熱和轉(zhuǎn)移工位時空氣對銅管的氧化作用使銅管氧化,進(jìn)而在釬焊時在還原性氣氛中被還原,發(fā)生氫脆。既使預(yù)熱和釬焊火焰性質(zhì)保持一致,但工件與火焰的相對位置不保持一致。由于內(nèi)焰與外焰性質(zhì)不同,內(nèi)焰較外焰還原性要強,也能造成氧化焰和還原焰交替加熱情況,造成氫脆,產(chǎn)生裂紋。
該焊接件的接頭形式為磷脫氧銅(TP1/2)無縫管插入低碳鋼鋼儲罐伸出部分。這兩種金屬為異種材料的釬焊,異型銅管其物理性能差異較大,具體數(shù)據(jù)。紫銅比鐵的收縮率大2倍多,當(dāng)釬焊加熱時,由于異種材料的熱脹系數(shù)差別過大,產(chǎn)生熱應(yīng)力較大,當(dāng)其作用于焊件的薄弱處時,易產(chǎn)生裂紋,并且會促使氫脆產(chǎn)生的裂紋二次擴(kuò)展,甚至導(dǎo)致裂紋貫通,使晶粒脫落。
根據(jù)上述分析,提出了具體解決焊接接頭泄漏的措施:
1)控制燃?xì)獬煞?。?dāng)丙烷 燃燒時,燃?xì)馀c氧的比例為1:5,由于火焰外焰還有空氣參與燃燒反應(yīng),故建議氧氣與燃?xì)獾幕旌媳鹊陀?:5以中性火焰,避免出現(xiàn)氫脆。
2)工藝措施上釬焊加熱時間應(yīng)力求 短,且加熱均勻,以減少接頭處的氧化及防止過熱裂紋的產(chǎn)生。因此在預(yù)熱時,應(yīng)采用兩把焊炬分別對異型銅棒和低碳鋼鋼儲罐加熱。釬焊時,要待釬料凝固后,才可緩慢挪離焊炬,停止加熱,使之緩慢冷卻,以達(dá)到控制冷卻速度, 組織,減小內(nèi)應(yīng)力的目的。