CN102699496A - 一种黄铜h62的焊接工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄铜H62的焊接工艺方法，采用焊丝SCu6810A和焊剂CJ301，采用手工钨极氩弧焊方法，具体步骤如下：先加工焊件坡口，坡口角度32.5°～37.5°，钝边控制在0～1.5mm，清理焊件的焊接表面和焊丝，在清理干净的焊件坡口及其附近30mm范围内和焊丝表面涂上焊剂CJ301的焊剂糊，进行焊件组对，组对间隙为1.5～3.0mm，焊接前对焊件预热至200～300℃，采用高频引弧，先焊接底层焊道，底层焊道完成后，将底层焊道表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行填充层焊接，完成后，将表面清理干净，再涂上CJ301焊剂糊，进行盖面层焊接，焊缝焊接完毕后，进行酸洗，并用水冲净，热风吹干。

Description

一种黄铜H62的焊接工艺方法

技术领域

本发明属于黄铜焊接领域，特别是涉及一种黄铜H62的焊接工艺方法。 

背景技术

黄铜H62由于有非常好的加工成形性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度，在石油、化工、食品、动力交通及航天、航空、兵器等行业广泛应用于制造工业设备和管道。黄铜H62设备和管道的现场焊接方法主要有钨极氩弧焊、氧乙炔焊。 

钨极氩弧焊方法具有电弧稳定、能量集中、保护效果好、操作灵活、焊接质量高等优点，已逐渐替代氧乙炔焊方法。钨极氩弧焊时，由于锌的沸点较低（907℃），当黄铜受到能量集中的钨极氩弧焊（强热源）的高温作用时，锌很容易蒸发，使焊缝产生气孔，并导致焊接接头的力学性能和耐蚀性能下降。黄铜H62的钨极氩弧焊通常是选择不含锌的硅青铜焊丝SCu6560（HSCuSi），但依然不能有效排除H62母材熔化产生锌的蒸发烧损现象给气氛污染和对电弧稳定性造成影响，仍然不能很好地提高焊接质量和改善操作环境。由于锌的蒸发破坏了氩气的保护效果，很容易产生气孔、未焊透等缺陷。由于黄铜H62中蒸发的锌在空气中立即被氧化成氧化锌，形成白色的烟雾弥漫焊接区域，不仅给焊接操作带来很多困难，而且影响焊工身体健康。 

黄铜H62的氧乙炔焊，为防止熔池金属氧化和其他气体侵入熔池，并改善液体金属的流动性，通常是选择锡黄铜焊丝SCu6810A（HSCuZn-3）加涂焊剂的工艺方法，虽然焊接工艺简单、焊丝中的脱氧元素Si能抑制锌的烧损、焊接温度低可减少黄铜母材中锌的蒸发，但易产生变形、气孔、未焊透、成形不良等问题。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不易产生气孔、焊缝成形好、不易发生变形、焊接效果好、防止锌蒸发而产生大量烟尘和飞溅、保证焊工身体健康的黄铜H62的焊接工艺方法。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

一种黄铜H62的焊接工艺方法，采用焊丝SCu6810A和焊剂CJ301，采用手工钨极氩弧焊 方法，具体步骤如下： 

（1）坡口加工：先加工焊件坡口，坡口角度32.5°～37.5°，钝边控制在0～1.5mm， 

（2）表面清理：清理焊件的焊接表面和焊丝， 

（3）焊剂涂敷：在清理干净的焊件坡口及其附近30mm范围内和焊丝表面涂上焊剂CJ301的焊剂糊， 

（4）进行焊件组对，组对间隙为1.5～3.0mm， 

（5）焊前预热：焊接前对焊件预热至200-300℃， 

（6）焊接操作：采用高频引弧，先焊接底层焊道，底层焊道完成后，将底层焊道表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行填充层焊接，完成后，将表面清理干净，再涂上CJ301焊剂糊，进行盖面层焊接， 

（7）焊缝焊接完毕后，进行酸洗，并用水冲净，热风吹干。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（6）中，氩气流量15～25L/min。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（2）中，用机械清理与化学清理相结合的方法清理焊件的焊接表面和焊丝，具体为先采用锉刀、不锈钢钢丝刷子对焊接坡口及其边缘表面进行机械加工，清除氧化物，然后再用丙酮擦洗脱脂。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（3）中，所述焊剂糊是将焊剂CJ301用无水乙醇调成糊状。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（6）中，采用的焊枪陶瓷喷嘴内径选为12～22mm。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（6）中，每层焊道的厚度小于等于3mm。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（1）中，焊件厚度小于10mm时，采用V型坡口。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，其中步骤（1）中，焊件厚度大于等于10mm时，采用X型坡口，当采用X型坡口时，步骤（6）中，首先焊接底层焊道，底层焊道焊接完成后，将底层焊道正面的表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行正面填充层焊接，完成后将填充层表面清理干净，然后涂上CJ301焊剂糊进行正面盖层面焊接，完成后，将底层焊道背面清理干净，在底层焊道背面的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后依次进行背面填充层、盖层面焊接。 

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，采用焊丝SCu6810A（HSCuZn-3）和焊剂CJ301，采取氩弧和涂敷焊剂两种保护方式进行联合保护，具有以下优点: 

(1)可同时减少焊缝和母材中锌的蒸发，提高焊接质量，操作简单，便于焊工操作和掌握， 焊缝成型良好； 

（2）可改善电弧的热利用，改变焊接熔池性能，有效防止熔池金属氧化和其他气体的侵入，并改善液体金属的流动性，熔敷金属易于侵润，防止未焊透、未熔合等缺陷的产生； 

（3）可进一步加强对焊缝的保护作用，防止锌蒸气从焊接熔池中气化，避免气孔的产生，并有利于焊缝的正反两面成形； 

（4）能有效抑制焊接过程中由于锌的蒸发而产生大量飞溅和烟尘，不会形成烟雾弥漫焊接区给操作带来影响，安全环保，有利于焊工的身体健康。 

（5）黄铜H62焊接接头经外观检验、射线检验和力学性能检验，各项检验结果均符合标准，满足使用要求。 

下面结合附图对本发明的黄铜H62的焊接工艺方法作进一步说明。 

附图说明

图1为本发明中焊件V型坡口组对示意图； 

图2为本发明中焊件V型坡口对接焊缝示意图； 

图3为本发明中焊件X型坡口组对示意图； 

图4为本发明中焊件X型坡口对接焊缝示意图。 

具体实施方式

本发明黄铜H62的焊接工艺方法，采用手工钨极氩弧焊方法，氩气纯度为99.99%以上，“露点”不大于-40℃，铈钨极规格选为2.5～3.2mm，使用前应将钨极修磨成平底锥形。采用与氧乙炔焊方法相匹配的焊丝SCu6810A（HSCuZn-3）和焊剂CJ301，采取氩弧和涂敷焊剂两种保护方式进行联合保护，并改进焊接操作工艺，从而实现黄铜H62的优质焊接。 

具体步骤如下： 

（1）坡口加工：先将焊件坡口采用机械方法加工，坡口角度32.5°～37.5°，钝边控制在0～1.5mm，母材厚度小于10mm时，如图1所示，采用V型坡口；母材厚度大于等于10mm时，如图3所示，采用X型坡口， 

（2）表面清理：用机械清理与化学清理相结合的方法清理焊件的焊接表面和焊丝， 

（3）焊剂涂敷：焊接组对前，在清理干净的焊件坡口及其附近30mm范围内和焊丝表面涂上焊剂CJ301的焊剂糊，焊剂糊是将焊剂CJ301用无水乙醇调成糊状， 

（4）进行焊件组对，组对间隙为1.5～3.0mm，焊件组对时不允许用手触摸坡口， 

（5）焊前预热：焊接前对焊件预热至200～300℃，焊接过程中要控制焊缝层间温度不低于预热温度， 

（6）焊接操作： 

焊接设备采用具有自动引弧、熄弧、电流衰减、提前送气和滞后断气程序控制的设备，采用直流焊接电源，并带近控调节装置。焊件接正极，焊枪接负极。 

焊枪的结构尺寸应能保证接近焊缝和从喷嘴中流出的保护气体呈层流状态。为扩大保护面积，增强保护效果，根据接头形式和焊件厚度，陶瓷喷嘴内径选为12～22mm（No.8-No.14）。 

采用高频引弧，焊丝与焊件成10°～15°，氩气流量15～25L/min，操作时将焊丝与焊件相接触，在焊丝上引弧和保持电弧，尽可能避免电弧直接作用到母材上，母材主要靠熔池金属的传热来加热熔化，焊接过程中，采用短弧不摆动或小摆动的操作方法，保持熔池平静，避免电弧搅动熔池。 

当采用V型坡口时，先用直接焊道的方式焊接底层焊道，底层焊道完成后，将底层焊道表面清理干净，然后再涂抹上CJ301焊剂糊，进行下一层焊道焊接，完成后，将该层焊道表面清理干净，然后涂上CJ301焊剂糊，再进行下一层焊道焊接，依次进行，直至填充层焊接完毕，然后再涂上CJ301焊剂糊，进行盖面层焊接。 

当采用X型坡口时，首先用直接焊道的方式焊接底层焊道，底层焊道焊接完成后，将底层焊道正面的表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行正面填充层焊接，完成后将填充层表面清理干净，然后涂上CJ301焊剂糊进行正面盖层面焊接，完成后，将底层焊道背面清理干净，在底层焊道背面的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后依次进行背面填充层、盖层面焊接。 

为保证焊接效果，每层焊道的厚度小于等于3mm。 

（7）焊缝焊接完毕后，进行酸洗，并用水冲净，热风吹干。 

实施例1 

（1）母材：黄铜管H62，规格φ28×5mm。 

（2）焊接材料：焊丝SCu6810A（HSCuZn-3），规格φ2.5mm；焊剂CJ301；氩气纯度99.99%；铈钨极直径为φ2.5mm。 

（3）坡口加工：管子用车床切割，采用手提砂轮机进行对接V型坡口加工，坡口角度37.5°，钝边0mm。 

（4）表面清理：焊前采用机械清理与化学清理相结合的方法清除黄铜H62焊接坡口两侧30mm范围内和焊丝表面的油污、水分以及氧化物等，直至露出金属光泽为止。具体为先采用锉刀、不锈钢钢丝刷子对焊接坡口及其边缘表面进行机械加工，清除氧化物，然后再用丙酮擦洗脱脂。 

（5）焊剂涂敷：将焊剂CJ301用无水乙醇调剂成糊状，涂抹在清理好的管子坡口及其附近至少30mm范围内及焊丝表面上， 

（6）进行焊件组对，组对间隙为1.5mm，焊件组对时不允许用手触摸坡口， 

（7）焊前预热：管子加涂糊状焊剂后预热，采用氧乙炔焰加热法，预热温度200℃， 

（8）焊接操作：先将气瓶上面的不纯气体放出，用逆变式氩弧焊机进行焊接，焊枪的陶瓷喷嘴内径选为12mm，采用高频引弧，焊炬与焊件成75°～80°，焊丝与焊件成10°～15°，氩气流量15L/min， 

首先焊接底部的定位焊缝，沿圆周点焊3点，焊点长度为5～10mm，高度为2.5mm。如图2所示，然后用直接焊道的方式进行底部焊接。底层焊道（图2中1）焊接完成后，用不锈钢丝刷或角向磨光机清除焊道表面氧化膜，清除各种表面缺陷，在底层焊道的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后采用左右交叉的直接焊道进行盖层面（图2中2）焊接。具体工艺参数见表1。 

（8）焊缝焊接完毕后，采用酸洗液或酸洗膏进行酸洗，露出金属光泽后，用水冲净酸洗液，再热风吹干，酸洗膏根据焊件材质相应选择市售酸洗膏。酸洗液为硫酸、硝酸、盐酸或其混合溶液。 

（9）焊缝质量 

外观检查：焊缝表面成型良好，无气孔、裂纹、未焊透、变形等缺陷； 

X射线检验：底片评定等级为I级，无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷，无超标气孔，焊缝内在质量合格； 

焊接接头力学性能检验：抗拉强度值为450MPa，大于母材强度的下限值；试样经过4倍弯芯直径，弯曲角度达到180°，未见裂纹，检验结果合格。 

实施例2 

（1）母材：黄铜管H62，规格φ60×5mm。 

（2）焊接材料：焊丝SCu6810A（HSCuZn-3），规格φ2.5mm；焊剂CJ301；氩气纯度99.99%；铈钨极直径为φ3.0mm。 

（3）坡口加工：管子用车床切割，采用手提砂轮机进行对接V型坡口加工，坡口角度32.5°，钝边1.5mm。 

（4）表面清理：同实施例1, 

（5）焊剂涂敷：同实施例1, 

（6）进行焊件组对，组对间隙为3.0mm，焊件组对时不允许用手触摸坡口， 

（7）焊前预热：管子加涂糊状焊剂后预热，采用氧乙炔焰加热法，预热温度250℃， 

（8）焊接操作：先将气瓶上面的不纯气体放出，用逆变式氩弧焊机进行焊接，焊枪的陶瓷喷嘴内径选为18mm，采用高频引弧，焊炬与焊件成75°～80°，焊丝与焊件成10°～15°，氩气流量20L/min， 

首先焊接底部的定位焊缝，沿圆周点焊3点，焊点长度为5～10mm，高度为2.5mm。然后用直接焊道的方式进行底部焊接。底层焊道焊接完成后，用不锈钢丝刷或角向磨光机清除焊道表面氧化膜，清除各种表面缺陷，在底层焊道的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后采用左右交叉的直接焊道进行盖层面焊接。具体工艺参数见表2。 

（8）焊缝焊接完毕后，进行酸洗（同实施例1），并用水冲净，热风吹干。 

（9）焊缝质量 

外观检查：焊缝表面成型良好，无气孔、裂纹、未焊透、变形等缺陷； 

X射线检验：底片评定等级为I级，无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷，无超标气孔，焊缝内在质量合格； 

焊接接头力学性能检验：抗拉强度值为432MPa，大于母材强度的下限值；试样经过4倍弯芯直径，弯曲角度达到180°，未见裂纹，检验结果合格。 

实施例3 

（1）母材：黄铜板H62，规格δ=12mm。 

（2）焊接材料：焊丝SCu6810A（HSCuZn-3），规格φ2.5mm；焊剂CJ301；氩气纯度99.99%；铈钨极直径为φ3.2mm。 

（3）坡口加工：管子用车床切割，采用手提砂轮机进行对接X型坡口加工，坡口角度35°，钝边1.0mm（见图2a）。 

（4）表面清理：同实施例1, 

（5）焊剂涂敷：同实施例1, 

（6）进行焊件组对，组对间隙为2.0mm，焊件组对时不允许用手触摸坡口， 

（7）焊前预热：管子加涂糊状焊剂后预热，采用氧乙炔焰加热法，预热温度300℃， 

（8）焊接操作：先将气瓶上面的不纯气体放出，用逆变式氩弧焊机进行焊接，焊枪的陶瓷喷嘴内径选为22mm，采用高频引弧，焊炬与焊件成80～85°，焊丝与焊件成10°～15°，氩气流量25L/min， 

如图4所示，首先焊接底部的定位焊缝，沿圆周点焊3点，焊点长度为5～10mm，高度为2.5mm。然后用直接焊道的方式进行底部焊接。底层焊道（图4中1）焊接完成后，用不锈 钢丝刷或角向磨光机清除焊道正面表面的氧化膜，清除各种表面缺陷，在底层焊道正面的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后采用左右交叉的直接焊道方式进行正面填充层（图4中2）焊接，完成后清理正面填充层表面，然后采用左右交叉的直接焊道方式进行正面盖层面（图4中3）焊接。然后用不锈钢丝刷或角向磨光机进行底层焊道背面清理，清除表面氧化膜，清除各种表面缺陷，在底层焊道背面的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后采用直接焊道的方式进行背面填充层（图4中4）焊接，完成后清理背面填充层表面，最后采用左右交叉的直接焊道方式进行背面盖层面（图4中5）焊接。具体工艺参数见表3。 

（8）焊缝焊接完毕后，进行酸洗（同实施例1），并用水冲净，热风吹干。 

（9）焊缝质量 

外观检查：焊缝表面成型良好，无气孔、裂纹、未焊透、变形等缺陷； 

X射线检验：底片评定等级为I级，无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷，无超标气孔，焊缝内在质量合格； 

焊接接头力学性能检验：抗拉强度值为426MPa，大于母材强度的下限值；试样经过4倍弯芯直径，弯曲角度达到180°，未见裂纹，检验结果合格。 

表1实施例1黄铜管H62（φ28×5mm）的焊接工艺参数 

表2实施例2黄铜管H62（φ60×5mm）的焊接工艺参数 

表3实施例3铜板H62（δ=12mm）的焊接工艺参数 

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：采用焊丝SCu6810A和焊剂CJ301，采用手工钨极氩弧焊方法，具体步骤如下：

（1）坡口加工：先加工焊件坡口，坡口角度32.5°～37.5°，钝边控制在0～1.5mm，

（2）表面清理：清理焊件的焊接表面和焊丝，

（3）焊剂涂敷：在清理干净的焊件坡口及其附近30mm范围内和焊丝表面涂上焊剂CJ301的焊剂糊，

（4）进行焊件组对，组对间隙为1.5～3.0mm，

（5）焊前预热：焊接前对焊件预热至200-300℃，

（6）焊接操作：采用高频引弧，先焊接底层焊道，底层焊道完成后，将底层焊道表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行填充层焊接，完成后，将表面清理干净，再涂上CJ301焊剂糊，进行盖面层焊接，

（7）焊缝焊接完毕后，进行酸洗，并用水冲净，热风吹干。

2.根据权利要求1所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（6）中，氩气流量15～25L/min。

3.根据权利要求2所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（2）中，用机械清理与化学清理相结合的方法清理焊件的焊接表面和焊丝，具体为先采用锉刀、不锈钢钢丝刷子对焊接坡口及其边缘表面进行机械加工，清除氧化物，然后再用丙酮擦洗脱脂。

4.根据权利要求3所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（3）中，所述焊剂糊是将焊剂CJ301用无水乙醇调成糊状。

5.根据权利要求4所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（6）中，采用的焊枪陶瓷喷嘴内径选为12～22mm。

6.根据权利要求5所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（6）中，每层焊道的厚度小于等于3mm。

7.根据权利要求6所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（1）中，焊件厚度小于10mm时，采用V型坡口。

8.根据权利要求6所述的黄铜H62的焊接工艺方法，其特征在于：步骤（1）中，焊件厚度大于等于10mm时，采用X型坡口，当采用X型坡口时，步骤（6）中，首先焊接底层焊道，底层焊道焊接完成后，将底层焊道正面的表面清理干净，然后涂抹上CJ301焊剂糊，进行正面填充层焊接，完成后将填充层表面清理干净，然后涂上CJ301焊剂糊进行正面盖层面焊接，完成后，将底层焊道背面清理干净，在底层焊道背面的表面涂抹CJ301焊剂糊状物，然后依次进行背面填充层、盖层面焊接。

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