CN105710509A - 防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，包括环状铁阳极和铜合金法兰，环状铁阳极的外周面配合地嵌入铜合金法兰的中心孔内，二者两端平齐，其特征在于，对所述的环状铁阳极与铜合金法兰两端接触界面用焊料进行焊接密封。本发明的优点是：通过焊接方式对铁阳极与铜合金法兰之间的接触面进行密封和保护，保证不会通过接触面发生渗水现象，彻底解决了发生缝隙腐蚀的问题，确保铁阳极可以达到所要求的设计寿命，而且在保护有效期内，并不影响铁阳极在海水中的溶解性能及其对海水管路的保护功能及效果。

Description

防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法
技术领域
本发明涉及一种防止船舶管路阴极保护保护用铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，属于船舶管路的腐蚀与防护领域。
背景技术
由于船舶海水管系中包含弯头、三通、阀门等各种装置，而且各类管路直径小，海水流速高，局部紊流程度大等原因，造成管路不仅腐蚀破损严重，而且对其进行防护也非常困难。目前主要采用牺牲阳极对海水管路进行保护，可用的牺牲阳极材料有三种：锌合金阳极、铝合金阳极和铁合金阳极。当用于保护铜合金海水管路时，通常采用铁合金阳极，而法兰式铁阳极已被大量应用。
现有法兰式铁阳极如图1所示，可用于保护任何管径的海水管路，使用时只需要用法兰进行连接即可。其优点是流体阻力较小，引起的局部的紊流程度较轻，并且可适当增加阳极重量，达到延长阳极使用寿命的目的。
在管路上安装法兰式阳极时，只需用螺栓把装有阳极1的铜法兰3与管路上的法兰固紧即可。在制作法兰式阳极时，为了防止环状铁阳极1与铜法兰3之间渗水，进而产生缝隙腐蚀，一般在组装完成后需要对接触环面进行密封处理，中国专利200710015152.9“一种铜质海水管道集成防腐蚀的方法”中公布了一种密封方法，为防止组装好的铁阳极环与铜法兰间发生渗水，安装时需要在端面加密封垫片2，密封垫片2采用聚四氟乙烯或芳纶橡胶等绝缘材料制成，安装时应确保铁阳极1和密封垫片2与管路的中心对正，按规定的拧紧力矩使紧固件连接可靠。这种密封方法不仅安装繁琐，而且如果不能达到安装的要求，就会发生渗水现象，引起铁阳极1与铜合金法兰3间发生缝隙腐蚀。
发明内容
本发明旨在于提供一种防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，避免在铁阳极环与铜合金法兰之间发生渗水现象，彻底解决两者之间发生缝隙腐蚀的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，包括环状铁阳极和铜合金法兰，环状铁阳极的外周面配合地嵌入铜合金法兰的中心孔内，二者两端平齐，其特征在于，对所述的环状铁阳极与铜合金法兰两端接触界面用焊料进行焊接密封。
所述的焊料选用镍基焊条，其主要成分为：Ni90%～98%,Cu≤0.5%,Fe≤1.5%,Ti1%～5%,Al≤2%。
采用氩弧焊，氩气纯度不低于99.999％；由于二者线性膨胀系数差异比较大，为了保证焊接的质量，尽可能避免焊缝产生气孔和裂纹，焊接前先将铁阳极加热到300℃；采用平焊方式，焊接坡口宽度为4～6mm。
焊接过程中焊接角度应保证氩弧焊手柄和工件右向夹角为65～75°，并保证焊丝和工件左向夹角为60～80°；通过自制旋转装置实现慢速均匀焊接，同时控制焊丝的走丝速度在40mm～50mm/Min之间，调整焊机电流电压大小输出，保证焊接电流电流5～15A，焊接电压50～150V。
焊接时将组装好的铁阳极和铜合金法兰平放，保证焊接面为平焊；先在铁阳极上进行对称断续焊接，再沿铁阳极和铜合金法兰圆周边缘进行焊接，在铜合金法兰坡口和铁阳极表面焊接面上进行焊接，在坡口任意点引弧，保持焊接连续性，到焊缝的末尾，将弧坑填满后，向与焊接方向相反的方向收弧；焊接过程中熔池应在铁阳极侧进行添加焊丝，并保证焊缝厚度为2-6mm；焊接后对表面进行清理，用酒精擦拭焊后杂质；还需要对工件进行机加工处理，以保证工件达到要求的光洁度和粗糙度。
本发明的优点是：通过焊接方式对铁阳极与铜合金法兰之间的接触面进行密封和保护，保证不会通过接触面发生渗水现象，彻底解决了发生缝隙腐蚀的问题，确保铁阳极可以达到所要求的设计寿命，而且在保护有效期内，并不影响铁阳极在海水中的溶解性能及其对海水管路的保护功能及效果。
附图说明
图1是现有技术的轴向剖视结构示意图；
图2是本发明的轴向剖视结构示意图；
图3是图2中的铜合金法兰的轴向剖视结构示意图；
图4是图2中的环状铁阳极轴向剖视结构示意图。
具体实施方式
参见图2～图4，本发明法兰式铁阳极由环状铁阳极1和铜（镍）合金法兰3组装而成，铁阳极1嵌入铜合金法兰3的中心孔内。铁阳极1在海水中会优先发生溶解，起到保护与之联接的船舶铜质管道的作用。本发明对环状铁阳极1与铜合金法兰3之间的接触环面（线）进行焊接密封处理。焊缝5主要起到保护和密封的作用，因此在选择焊接材料时，应尽可能选择海水中自然电位接近铜合金法兰的材料，这样焊缝3在海水中不会因电偶腐蚀，而优先溶解。此外由于铁阳极1与铜法兰3的物理特性差别很大，焊接时很容易在热影响区产生裂纹、砂眼等缺陷。如果出现此类缺陷，也会引起海水渗入，造成缝隙腐蚀，影响铁阳极寿命。因此需要改善焊接材料的成分配比，以保证无缺陷焊接。通过长期试验，本发明选用镍基焊条，其主要材料成分为：Ni90%~98%,Cu≤0.5%,Fe≤1.5%,Ti1%~5%,Al≤2%。铁阳极1与铜合金法兰3的焊接采用氩弧焊技术，氩气纯度不低于99.999％。由于二者线性膨胀系数差异比较大，为了保证焊接的质量，尽可能避免焊缝5产生气孔和裂纹，焊接前先将铁阳极加热到300℃。焊接采用平焊方式，焊接坡口宽度为4-10mm（法兰和铁阳极配合面倒角，倒角尺寸为5×45°），焊接过程中焊接角度应保证氩弧焊手柄和工件右向夹角为65—75°，并保证焊丝和工件左向夹角为60—80°。通过自制旋转装置实现慢速均匀焊接，同时控制焊丝的走丝速度在40mm—50mm/Min之间，调整焊机电流电压大小输出，保证焊接电流电流5-15A，焊接电压50—150V。
焊接时将组装好的铁阳极法兰平放，保证焊接面为平焊。先在铁阳极1上进行对称断续焊接，再沿铁阳极1和法兰3圆周边缘进行焊接，在法兰3的坡口和铁阳极1的表面焊接面上进行焊接，在坡口任意点引弧，保持焊接连续性，到焊缝的末尾，将弧坑填满后，向与焊接方向相反的方向收弧。焊接过程中熔池应在铁阳极侧进行添加焊丝，并保证焊缝厚度为2-6mm。焊接后对表面进行清理，用酒精擦拭焊后杂质。查看焊接面有无裂纹，如存在，还应进行补焊处理。焊接后还需要对工件进行机加工处理，以保证工件达到要求的光洁度和粗糙度。
组装时铁阳极放进铜合金法兰内径，然后将法兰与铁阳极接口处进行焊接，形成完整的环形密封焊缝，如图所示。
以Ф40×30mm的铁阳极与法兰的组装为例，组装时铁阳极放进铜合金法兰内径，使二者紧密配合，然后将法兰与铁阳极接口处进行焊接，焊接后进行加工处理，保证整个端面光滑。

Claims (5)

1.一种防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，包括环状铁阳极和铜合金法兰，环状铁阳极的外周面配合地嵌入铜合金法兰的中心孔内，二者两端平齐，其特征在于，对所述的环状铁阳极与铜合金法兰两端接触界面用焊料进行焊接密封。
2.根据权利要求1所述的防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，其特征在于，所述的焊料选用镍基焊条，其主要成分为：Ni90%～98%,Cu≤0.5%,Fe≤1.5%,Ti1%～5%,Al≤2%。
3.根据权利要求1所述的防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，其特征在于，采用氩弧焊，氩气纯度不低于99.999％；由于二者线性膨胀系数差异比较大，为了保证焊接的质量，尽可能避免焊缝产生气孔和裂纹，焊接前先将铁阳极加热到300℃；采用平焊方式，焊接坡口宽度为4～6mm。
4.根据权利要求3所述的防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，其特征在于，焊接过程中焊接角度应保证氩弧焊手柄和工件右向夹角为65～75°，并保证焊丝和工件左向夹角为60～80°；通过自制旋转装置实现慢速均匀焊接，同时控制焊丝的走丝速度在40mm～50mm/Min之间，调整焊机电流电压大小输出，保证焊接电流电流5～15A，焊接电压50～150V。
5.根据权利要求1所述的防止铁阳极与铜合金法兰间产生缝隙腐蚀的焊接密封方法，其特征在于，焊接时将组装好的铁阳极和铜合金法兰平放，保证焊接面为平焊；先在铁阳极上进行对称断续焊接，再沿铁阳极和铜合金法兰圆周边缘进行焊接，在铜合金法兰坡口和铁阳极表面焊接面上进行焊接，在坡口任意点引弧，保持焊接连续性，到焊缝的末尾，将弧坑填满后，向与焊接方向相反的方向收弧；焊接过程中熔池应在铁阳极侧进行添加焊丝，并保证焊缝厚度为2-6mm；焊接后对表面进行清理，用酒精擦拭焊后杂质；还需要对工件进行机加工处理，以保证工件达到要求的光洁度和粗糙度。
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