紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验
四川空分许丰淳蒋吉华
摘要采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。
关键词：管板钨极氩弧焊热裂纹强度
—．实验的提出
该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。
由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受2.5MPA左右，而油泵的最大供油压力为4.0MPA，这给装置的正常运行带来了隐患。
最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。
根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性的问题。
二．钢与紫铜的焊接性能分析
1、钢与紫铜的焊接特点
Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下：
(1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。
(2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。
(3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点要解决的问题。由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。在焊接过程叫，这些杂质元素易形成各种低熔点的共晶体和脆性化合物而存于焊缝晶界处，严重削弱了金属在高温时的晶间结合力，是焊缝产生热裂纹的主要原因。
此外，焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响比较大。据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能。因此，控制焊缝的熔合比是相当重要的环节。
2.焊接要点
(1)．合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用。具体地的方法就是采用热量集中的焊接方法，即:手工钨极氩弧焊接。另外可采焊前预热的办法。
(2).正确选择焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量。
(3)．拧制焊缝熔介比，以保证铁在焊缝中的含量在10—43％之间，使焊缝具有良好的抗裂性能。
(4)．采用合理的接头型式，改善接头的工艺性能和抗裂性能。
(5)．严格进行焊接前期处理。
三、实验方法、内容及接头性能
1．试验依据：参照CBl51附录C的要求进行。
2．试验：采用不同的焊接材料及坡口型式进行实验
3．检验内容：焊缝外观进行渗透检测(PT)、剖面进行金相宏观检测、强度及气密性试验。
强度及气密性试验：
4．各种试验方法及检测结果：
(1)．紫铜与不锈钢管板接头的焊接见下表：
(2).紫铜管与碳钢管板的焊接见下表
5.结论
综合以上两组实验说明：只要选择正确的接头坡口型式、合适的焊接材料、合理的焊接规范，采用手工钨极氩弧焊是可以达到紫铜管与不锈钢(碳钢)管板接头的强度及气密性的要求，能够满足产品的设计要求的。
四．焊接工艺及焊接要点
(一).焊接工艺
1.焊接方法：手工钨极氩弧焊
2.焊接材料：紫铜焊丝HS201 ∮2
3.焊接规范参数：焊接电流I=80～110A 保护气体流量AR=l0～15 钨极直径=3．2 喷嘴直径=8～11
4.接头坡口型式(略)
(二) 焊接要点
1.焊前准备：紫铜管口(50CM范围内)焊接部位需严格去油、氧化物及其它污物，管板焊接坡口部位需去油、除涂锈等杂质。
2.施焊时，电弧应偏向紫铜侧，以减少熔合比，使FE元素的含量：控制在10～40％之间。
3.氩气的纯度要求≥99．99％
五、试验目的及意义
通过在紫铜与不锈钢(碳钢)管板接头的焊接试验，说明：该类接头采用熔化焊接的方法是可行的，是可以保证产品满足设计要求。它能有效地降低低机公司冷却器的制造成本、生产周期及工艺难度：它大大提高了接头的强度，给中高压油泵在透平膨胀机供油装置上的应用扫清了障碍；同时，它显著提高了产品的外观质量。
总之，采用手工钨极氩弧焊焊接冷却器上紫铜与不锈钢(碳钢)管板接头是既经济、简便，又可靠的一种焊接工艺方法。
紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验 四川空分许丰淳蒋吉华 摘要采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。 关键词：管板钨极氩弧焊热裂纹强度 —．实验的提出 该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。 由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受2.5MPA左右，而油泵的最大供油压力为4.0MPA，这给装置的正常运行带来了隐患。 最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。 根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性的问题。 二．钢与紫铜的焊接性能分析 1、钢与紫铜的焊接特点 Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下： (1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。 (2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。 (3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点要解决的问题。由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。在焊接过程叫，这些杂质元素易形成各种低熔点的共晶体和脆性化合物而存于焊缝晶界处，严重削弱了金属在高温时的晶间结合力，是焊缝产生热裂纹的主要原因。 此外，焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响比较大。据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能。因此，控制焊缝的熔合比是相当重要的环节。 2.焊接要点 (1)．合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用。具体地的方法就是采用热量集中的焊接方法，即:手工钨极氩弧焊接。另外可采焊前预热的办法。 (2).正确选择焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量。 (3)．拧制焊缝熔介比，以保证铁在焊缝中的含量在10—43％之间，使焊缝具有良好的抗裂性能。 (4)．采用合理的接头型式，改善接头的工艺性能和抗裂性能。
紫铜与不锈钢焊接 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验 四川空分许丰淳蒋吉华 摘要 采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。 关键词：管板钨极氩弧焊热裂纹强度 —．实验的提出 该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。 由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受左右，而油泵的最大供油压力为，这给装置的正常运行带来了隐患。 最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。 根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工
紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊 —．实验的提出 该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。 由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受2.5MPA 左右，而油泵的最大供油压力为4.0MPA，这给装置的正常运行带来了隐患。 最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。 根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性的问题。 二．钢与紫铜的焊接性能分析 1、钢与紫铜的焊接特点 Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下： (1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。 (2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。 (3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点要解决的问题。由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。在焊接过程叫，这些杂质元素易形成各种低熔点的共晶体和脆性化合物而存于焊缝晶界处，严重削弱了金属在高温时的晶间结合力，是焊缝产生热裂纹的主要原因。 此外，焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响比较大。据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能。因此，控制焊缝的熔合比是相当重要的环节。 2.焊接要点 (1)．合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用。具体地的方法就是采用热量集中的焊接方法，即:手工钨极氩弧焊接。另外可采焊前预热的办法。 (2).正确选择焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量。 (3)．拧制焊缝熔介比，以保证铁在焊缝中的含量在10—43％之间，使焊缝
紫铜换热器的焊接缺陷及焊接工艺优化 摘要分析研究紫铜换热器的结构特点、性能、焊接缺陷与产生原因,以及防止与消除其缺陷、优化制造施焊质量的工艺措施。为提高焊接一次合格率，总结出若干优化措施及注意事项。 紫铜换热器的结构特点及焊接性分析工业生产设备中应用的铜及铜合金，通常分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。紫铜是含铜量不低于99 5%的工业纯铜，广泛用于制造电工 器件、电线电缆、热交换器等。紫铜有较高的加工硬化性能，经过冷加工变形，强度可提高1 倍，而塑性降低数倍。加工硬化后的紫铜可通过退火恢复其塑性，退火温度为550?660 C。 焊接结构一般采用软态紫铜，同时对紫铜的杂质含量如氧、硫、铅、铋等控制在规定值以内。我国生产的工业用紫铜牌号有：一号铜、二号铜、三号铜、四号铜（T 1、T 2、T 3、T 4）以及无氧铜。紫铜的主要物理性能及力学性能见表1。 铜及铜合金的焊接性均较差，接头性能如力学性能、导电性能及耐腐蚀性能均有所降低焊接时低熔点合金元素蒸发，气孔敏感性较高，易产生裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。制作设备用的紫铜焊缝及热影响区晶粒易粗大，接头强度尤其是伸长率、冷弯角下降明显。根据 换热器使用要求，必须保证各连接件的严密性与牢固性，不得有过量变形及裂纹等缺陷，否则将导致介质泄漏、加剧腐蚀等严重事故[1]。 表】霍泅的韶分力学性能与物理性能 丿能辆理料備 性能指标抗拉歸朋密度熔点即出楔址F型IE采验 ::1/1 |ir cm *Vfl K > 軟念 I'MJ - Un ■ cm 鼻■ a 科 1 A. M 旳口一 2 换热器制作的主要焊接工艺与优化对策列管式换热器是化工行业应用较多的设备 之一。在某些强腐蚀性介质及恶劣的生产条件下，过去大都采用不锈钢等材料制造换热器，事故率高，维修量大，使用寿命很短。而紫铜换热器由于其优良的性能，大大提高了化工生产过程中的适应性与使用寿命。设备制造过程中，焊接所占的比重较大，过去多采用焊条电弧焊，一是效率低，二是难以保证质量，返修率高。实践证明，施工中采用改进后的不预热单面焊双面成形埋弧自动焊和焊条电弧焊结合的方法，制造质量和效率可满足要求。 21 换热器的技术要求换热器全部采用磷脱氧铜或T 2紫铜制造，主体采用厚度8 m m磷脱氧铜（TUP ），支座为厚度20 mm的T 2紫铜板，其他部位均采用一定规格的紫铜板或紫铜管。换热器结构示意图如图1所示。设备结构要求焊缝强度不低于母材强度的85%，焊后无裂纹、气孔、未焊透等缺陷，焊后经0 15 MPa水压试验不允许有渗漏现象。筒体 及椭圆形封头在制作过程中若铜板尺寸不够，可先进行平板拼接，然后再卷制或冷压成形， 焊接区不允许出现裂纹。
1 试验研究内容 紫铜是工业上重要的金属材料，具有极好的导热性、常温和低温塑性，对大气、海水、非氧化性酸及钙盐等有良好的耐腐蚀性。但由于它强度低，比重大，单独作为容器结构材料在大型化工装备上的应用受到限制。若采用加工硬化提高其强度，其塑性会大幅度降低，同时耐蚀性受损，因而它对某些介质的良好耐蚀性这一优点难以充分发挥。异种金属爆炸复合连接方法的出现，使铜能够真正大量应用于化工装备，但铜的焊接性差，铜—钢之间的焊接连接成为铜—钢化工装备制造中的一个主要难题。 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件，因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景，如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接，新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接，弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等。 本实验以紫铜和Q235钢为主要材料，主要研究紫铜和钢在TIG氩弧钎焊焊接性，研究接头的力学性能，分析其接头的组织成分特点，找到相对合适的焊接工艺。 2 研究方案论证 2.1 铜-钢焊接分析 在铜-钢焊接中，铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。 另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限固溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。因此，只要克服前述的铜与铁在物理性能上存在差异的困难，是可以获得正常焊接接头的。 两种金属物化性能如表1-1。 表1-1 铁和铜的物理性能 钢与铜及铜合金的焊接主要存在下面几个问题: （1）焊缝易产生热裂纹 由于铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，焊缝容易产生热裂纹和晶界偏析(即低熔点共晶合金或是铜的偏析)，因而焊接时，在较大焊接应力作用下，呈现出宏观
铜及其与异种材料的焊接 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、焊条电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。 （1）紫铜的气焊焊接最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作
助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的焊条电弧焊接。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500℃。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。 （3）紫铜的手工氩弧焊。在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202，也采用紫铜丝，如T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。 对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口；板厚为3～10毫米时，开V形坡口，坡口角度为60o~70o；板厚大于10毫米时，开X形坡口，坡口角度为60o~70o；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.5～1.5毫米范围内选取。 紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150~300℃；板厚大于3毫米时，预热温度为350~500℃。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的力学性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电
[8] 李存洲.激光深熔焊热场的数值模拟研究[D].北京:北 京航空航天大学,2004. [9] Tail or G A,Hughes M,Pericleous K.The app licati on of three di m ensi on finite volu me method t o the modeling of welding phenomena[A].Modeling of casting,welding and advanced s olidificati on p r ocess I X[C].San D iego:Prter. Sah m R,2002.852-859. [10] ChargW S,Na S J.A study on the p redicti on of the laser weld shape with vary heat s ource equati ons and the ther mal dist orti on of a s mall structure in m icr o-j oining[J].Jour2 nal of M aterials Pr ocessing Technol ogy,2002,120(1): 208-214. (收稿日期 2006 10 23) 作者简介: 熊智军,1981年出生,硕士研究生。主要研究方向为焊接方法与机电一体化。 铜-钢异种金属焊接的研究现状和进展 北京工业大学材料学院(100022) 高 禄 栗卓新 李国栋 李 红 摘要 综述了国内外铜-钢异种金属焊接的可行性、焊接方法及焊接接头组织性能方面的研究现状。分析了铜-钢焊接过程中存在的热裂纹和铜渗透裂纹等问题。介绍了多种实现铜-钢焊接的方法及每种方法的特点和应用范围。冷金属过渡焊接是一种比较新的焊接方法,具有广阔的应用前景。对铜-钢焊接接头结合机理方面的研究多集中于对青铜和钢焊接后的接头组织,对于紫铜与钢的焊接还需进一步探讨。 关键词: 铜-钢焊接 焊接方法 接头性能 RESEARCH STATUS AND D EVELO P M ENT O F CO PPER-STEEL W ELD I NG Beijing University of Technol ogy Gao L u,L i Zhuox i n,L i Guodong,L i Hong Abstract The weldability,welding method and welded j oint p r operty of copper-steel welding at home and abr oad were p resented,and the existing p r oble m s such as hot crack,copper os motic crack and etc.were discussed,and a l ot of welding p r ocesses of copper t o steel were intr oduced and their characteristics and app licati ons were als o revie wed.It is showed that cold metal transfer welding is a ne w method and it has a wide p r om ising app licati on.Researches on the bonding mechanis m are mainly focusing on the m icr ostructure of br onze-steel welded j oint,s o further study and exp l orati on are needed on bonding mechanis m of copper-steel welding. Key words: copper-steel weld i n g, weld i n g m ethod, jo i n t property 0 前 言 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步,新材料、新工艺、新设备不断涌现,对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件,因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景,如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接[1],新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接[2],弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等[3]。文中对铜 -钢焊接的可行性和研究现状进行了综述。 1 铜-钢焊接的主要特点 在铜-钢焊接中,铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同[4],容易在焊接接头中产生应力集中,导致各种焊接裂纹。另一方面,铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近,且铜与铁属于在液态时无限互溶,在固态下,虽为有限固溶,但并不形成脆性金属间
不锈钢管和紫铜管的连接 材质不一样，估计不好弄。 紫铜管与不锈钢管的经济，技术比较价格因素据市场调查，现在铜的原材料比以前涨了近2 倍，不锈钢涨了近50%。3 年前，不锈钢管及管件事铜管及管件价格的2 倍。现在就铜管及管件和不锈钢管及管件本身价格相比，不锈钢管比铜管价格便宜，但不锈钢管件比铜管管件要贵得多，主要是不锈钢管件的复杂加工程序和材质上的不科学使用，导致成本上升。材质方面美标紫铜供水管材及管件包括焊接辅料，全部采用无铅配方，所有产品使用纯铜制造（含铜量不低于99.90%），确保供水系统符合卫生标准。高含量的铜有效的降低了电化学腐蚀的影响。而对于不锈钢管的电化学腐蚀无法定义，因为其应用很少，时间也很短。铜管的重量只为不锈钢的1/8 重量，在实际使用过程中，采用铜管的管道系统有极强的稳定性。连接方式美标铜管及配件均严格按照国际标准的技术要求制造，更是完全达到或超出标准要求，良好的装配间隙控制，使得焊接施工省时，省力又能保证质量。不锈钢铜管只能采用丝扣，卡压或环压的连接方式，但外形尺寸较大。此种连接方式运用于工程施工中，如暗装于垫层中，由于其管材及配件外形尺寸较大，势必需要增加垫层厚度，从而使土建成本加大，如暗埋于混凝土板，墙中，其接头在混凝土施工中会由于震动等因素的影响而松动，出现漏水现象，从而造成不可弥补之损失。热水密封性能由于铜管采用嵌入式焊接工艺，确保汉口和整个管道保持同一稳定性，而不锈钢管采用机械连接，密封主要靠配件里面的密封胶圈。由于在热水系统，随着热水长时间的运行，胶圈长时间的运行，胶圈也会老化，这样就达不到密封效果，从而热水系统很容易出现漏水现象。腐蚀形式 A. 麻点锈蚀性：铜管没有，不锈钢管会出现。 B. 张力腐蚀破裂：铜管不会，不锈钢管有可能。C. 腐蚀疲劳：铜管没有问题，不锈钢管有可能。D. 氯化物引起的腐蚀效应，铜管没有问题，不锈钢管会出现 E. 游离态氯引起的腐蚀效应，铜管没有，不锈钢管在浓度很高时会出现。F. 裂缝腐蚀：铜管没有问题，不锈钢管极有可能出现。说明：A，B，C，D，E，F 关于不锈钢管，最大的担心是裂缝侵蚀。如果不锈钢管的压接管件采用橡皮或塑料的O 型环，那就有可能出现严重的裂缝。就大多数的氯化物含量的情况而言，裂缝腐蚀不应该出现。然而，当氯化物集中于结构紧密的裂缝中，由于那里的含氧水平低，因此很难形成被动腐蚀防护膜，这就极有可能导致裂缝腐蚀。保险系数美标铜管及管件的焊接强度能轻松达到3175kg/cm 2 ,而管材的极限强度亦达到了432 kg/cm 2 （DN15 口径为例）。这样的保险系数对于供水系统来说是绝对安全的，它能抵抗来自各种意想不到的考验，例如温度应力，水锤冲击等。而不锈钢管由于是丝扣，环压或卡压连接，接口拉伸强度不及铜管的1/12，而温度应力，水锤冲击等对不锈钢管来说更是无法解决的难题。弯曲性能由于铜材料的延展性较好，因此容易弯曲，安装铜管也比较容易，不锈钢管硬度大，因此不容易弯曲，安装也就比较困难。铜锈腐蚀美标铜管及配件的铜含量高于99.90%以上，在使用过程中是绝对不会出现铜锈的，之所以出现铜锈的说法，是因为国内有些铜加工企业为了节约成本，利用废铜再加工，铜管和配件里面含有大量的杂质造成。抗腐性能铜管在通水时就会释放出铜离子，有一定的杀菌作用，例：军团菌，大肠杆菌。而不锈钢管在通水时不会消灭细菌，因为水本身含有少量细
焊铁铝铜不锈钢要采用什么焊接方式 如何焊接低碳钢? 低碳钢含碳量少，塑性好，可以制备成各种形式的接头和构件。在焊接过程中，不容易产生淬硬组织，产生裂纹的倾向也很小，同时又不容易产生气孔，它是最好焊的材料。 采用气焊、手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等方法焊接低碳钢，都能获得良好的焊接接头。采用气焊时不要长时间加热，否则热影响区的晶粒容易变大。在接头刚度很大，周围气温较低时，应把工件预热到100~150℃，以免产生裂纹。如何焊接中碳钢? 由于中碳钢含碳量较高，焊缝及其热影响区容易产生淬硬组织而造成裂纹，所以焊前应预热到300℃左右，并且焊后需要缓冷。它可以采用气焊、手弧焊及气体保护焊等方法施焊。焊接材料应选用结506、结507等抗裂纹性能比较好的焊条。
如何焊接铝及铝合金? 铝及铝合金在焊接中特别容易产生比重大、熔点高的氧化膜，这种氧化膜还能吸附大量的水分，因此在焊接中容易产生夹渣，熔合不好和气孔等缺陷，此外铝合金还容易产生热裂纹。焊接铝及铝合金可以采用气焊或手弧焊。但气焊热量不集中，铝传热很快，所以生产效率低，工件变形大，除薄板外很少采用。目前大量采用交流氩弧焊的方法来焊接铝及铝合金，因为它热量集中，焊缝美观，变形小，有氩气保护，能防止夹渣和气孔。如采用手工电弧焊焊铝，适合4mm以上的厚板。所用焊条牌号为铝109、铝209、铝309。它们都属盐基型焊条，稳弧性能不好，要求用直流反接电源。 如何焊接钛及钛合金? 钛是非常活泼的元素，在液态和高于600℃的固态下，极易和氧、氮、氢等气体作用，生成有害的杂质，使钛发生脆化。因此，钛及钛合金不能采用氧-乙炔气焊、手工电弧焊或其它气体保护焊，而只能采用氩弧焊，真空电子束焊和接触焊等方法。 采用氩弧焊焊3mm以下的薄板，电源用直流正接、氩气纯度不低于99.98%，喷嘴要尽量靠近工件，焊接电流要小，焊接速度要快，焊后一般要进行低温退火处理，以改善结晶组织和消除焊接应力。