CN114160931A - 紫铜管与黄铜法兰的焊接方法 - Google Patents

紫铜管与黄铜法兰的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，包括：对紫铜管与黄铜法兰接触面的坡口进行加工；对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行清理并进行组装；对组装后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行定位焊；对进行定位焊后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行打底层焊接；对进行打底层焊接后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行盖面焊道焊接。本发明提供了一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，解决了传统的采用火焰钎焊焊接紫铜管与黄铜法兰角接接头有色金属异种材料存在缺陷的技术问题，实现了由传统的非熔化焊向熔化焊的改变，提高了焊接质量和工作效率，降低了劳动强度和操作者的难度。

Description

紫铜管与黄铜法兰的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法。
背景技术
紫铜具有良好的耐腐蚀性，焊接性和延展性，但强度和硬度较低，黄铜具有良好的机械性能、加工性能和耐腐蚀性能，是制作阀兰的最佳选项，所以在船舶及海洋工程建造时都是使用紫铜管作水、油等液体的输送管道制作，黄铜作为阀兰制作的材料，根据建造需求和维修、更换、保养方便，船舶及海洋工程的管系都是使用阀兰连接的方式进行连接。
目前，传统的紫铜管和黄铜阀兰焊接方法都是采用火焰钎焊进行，其特点是：火焰钎焊是用氧乙炔火焰加热工件进行焊接，氧乙炔在完全燃烧时会产生大量的二氧化碳，在不完全燃烧时产生大量的一氧化碳。将比母材熔点低的金属材料作为钎料，利用火焰将焊件和钎料加热到高于钎料熔化温度，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。
本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：例如，钎焊在焊接时是在火焰燃烧产生大量一氧化碳的环境下完成焊接，容易在焊缝中产生一氧化碳气孔，同时对操作人员身体健康有较大影响，钎焊后接头表面有钎剂残渣和热垢，手工操作时加热温度难以掌握，焊缝焊接质量不能得到保障，对操作人员有较高的技能要求，全位置焊接难度大，其次是加热的范围大，加热温度高，容易烧损母材，引起焊接变形，降低焊缝强度等。因此，如何解决上述难题，成了有待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，解决了传统的采用火焰钎焊焊接紫铜管与黄铜法兰角接接头有色金属异种材料存在缺陷的技术问题，实现了由传统的非熔化焊向熔化焊的改变，提高了焊接质量和工作效率，降低了劳动强度和操作者的难度。
本发明提供的一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，包括：
对紫铜管与黄铜法兰接触面的坡口进行加工；
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行清理并进行组装；
对组装后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行定位焊；
对进行定位焊后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行打底层焊接；
对进行打底层焊接后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行盖面焊道焊接。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，焊丝牌号为S215，焊丝直径为3.0mm，焊接时采用99.999的高纯氩气作为保护气体，为防止温度过高造成黄铜法兰里面锌的蒸发，焊接时的层件温度应控制在100到120度。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，环境温度应为0度以上，环境湿度应小于90％，风速小于2m/s，如果大于此值时应采取防风措施进行保护。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行打底层焊接时，电流控制在260-280A，电弧电压为12V，焊接速度为15cm/min，气体流量为18-20L/min，焊接时采用左向焊法，焊枪不摆动，焊接厚度控制在填充金属低于坡口面0.5-1mm。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行盖面焊道焊接时，电流控制在260-280A，电弧电压为12V，焊接速度为18cm/min，气体流量为18-20L/min，焊接时将起弧点和打底焊道的收弧点错开10mm以上，焊接方向与打底焊道方向一致，焊枪作横向摆动，摆动宽度与所述坡口宽度相同。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，角焊缝尺寸为紫铜管侧3-5mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，收弧采用电流衰减的方法填满弧坑，避免产生弧坑缺陷。
进一步地，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，根据焊接位置进行水平位置焊接或全位置焊接。
进一步地，所述坡口角度为45°
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请通过采用交流TIG焊，操作和观察方便，焊接效率高，采用氩气保护，可以隔绝空气中的氧气、氮气、氢气等对焊缝产生的不良影响，电弧集中，燃烧稳定，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小，能够进行全位置焊接，能够得到致密、清洁无污染的高质量焊接接头，焊缝美观，采用合适的焊接工艺参数，使焊接接头性能满足要求，焊接时无溶剂，电极损耗小，容易实现自动化和机械化。
附图说明
图1为本发明实施例一中紫铜管与黄铜法兰的焊接方法的流程框图；
图2为本发明实施例二中坡口的结构示意图；
图3为本发明实施例二中紫铜管与黄铜法兰组装结构示意图；
图4为本发明实施例二中打底层与盖面层的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，通过采用交流TIG焊(交流钨极氩弧焊)焊接紫铜管与黄铜阀兰，交流TIG焊是明弧施焊，操作和观察方便，焊接效率高，采用氩气保护，可以隔绝空气中的氧气、氮气、氢气等对焊缝产生的不良影响，电弧集中，燃烧稳定，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小，能够进行全位置焊接，能够得到致密、清洁无污染的高质量焊接接头，焊缝美观，采用合适的焊接工艺参数，使焊接接头性能满足要求，焊接时无溶剂，电极损耗小，容易实现自动化和机械化。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
如图1所示，本申请实施例提供了一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，包括：
步骤S1：对紫铜管与黄铜法兰接触面的坡口进行加工；步骤S2：对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行清理后进行组装；步骤S3：对组装后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行定位焊；采用交流TIG焊取代火焰钎焊进行焊接，提高了焊接质量和焊接效率，降低了操作难度，减少CO对人体的伤害。在装配与定位焊时，为保证在正式焊接时定位焊与正式焊缝熔合，采用与正式焊接相同的方法和焊材进行定位焊。本实施例采用交流TIG焊，操作方便，可有效保证装配质量。
步骤S4：对进行定位焊后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行打底层焊接，本实施例采用交流TIG焊进行打底焊，可有效保证根部焊透，提升打底焊接质量。
根据紫铜管和黄铜法兰工件的厚度，将焊接时电流控制在260-280A，在焊接位置和工件厚度发生变化时，焊接电流需要在这个范围内作适当的调整。电弧电压为12V，为了控制焊接热输入较小，在保证焊缝与母材充分融合的情况下减少黄铜法兰中锌的蒸发，保证焊接质量，需采用较快的焊接速度，所以将焊接速度控制在14-16cm/min。为了与焊枪的喷嘴直径匹配，满足焊接熔池气体保护的需求，在生产环境和焊接坡口深度发生变化时气体流量适当增加，将气体流量控制在18-20L/min。因角焊缝的坡口根部较窄，焊枪不摆动能够使钨针能够深入到焊缝根部，使焊缝根部充分融合，如果焊枪摆动电弧中心不能深入到焊缝根部，因此，焊接时采用左向焊法，焊枪不摆动。为了不破坏焊缝坡口边，保证打底及填充层金属行成一个宽窄高低均匀的焊缝，也为盖面时能够有一个参照，盖面焊接时能够按照焊缝坡口边焊接宽窄高低均匀的焊缝，将焊接厚度控制在填充金属低于坡口面0.5-1mm。
步骤S5：对进行打底层焊接后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行盖面焊道焊接，本实施例采用交流TIG焊进行盖面焊道焊接，易于控制焊缝成形，焊缝成形美观。
盖面焊缝的宽度增加了，焊接时焊枪要进行横向摆动，所以适当增加焊接电流，将焊接过程中电流控制在260-280A。电弧电压为12V，盖面电流增加了，为控制焊接热输入，所以适当增加焊接速度，将焊接速度控制在17-19cm/min。盖面时焊枪作横向摆动，为适当增加保护气体流量，加强气体保护效果，将气体流量控制在18-20L/min。为了避免焊接缺陷的产生，起弧焊接时母材的温度低，在同一个位置多次起弧容易产生焊接缺陷，而且力学性能也会降低，所以在多层多道焊接时，将起弧点和打底焊道的收弧点错开10mm以上，焊接方向与打底焊道方向一致。为了将焊缝宽度方向覆盖，焊枪作横向摆动，摆动宽度与所述坡口宽度相同的目的是将焊缝覆盖但是不能超宽，规范要求单侧增宽1-2mm，利用焊枪的摆动将熔化金属利用电弧推力推到坡口边，形成一条熔化金属和母材充分融合的合格的焊缝。
其中，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，焊丝牌号为S215，焊丝直径为3.0mm，焊接时采用99.999的高纯氩气作为保护气体，为防止温度过高造成黄铜法兰里面锌的蒸发，为保证焊缝性能满足要求，焊接时的层件温度应控制在100到120度。
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，环境温度应为0度以上，环境湿度应小于90％，风速小于2m/s，如果大于此值时，为保护焊接时焊缝熔池不受环境影响，减少影响焊接质量的不利因素，应采取防风措施进行保护。为满足建造规范要求，对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，角焊缝尺寸为紫铜管侧3-5mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。收弧采用电流衰减的方法填满弧坑，避免产生弧坑缺陷。根据焊接位置进行水平位置焊接或全位置焊接。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，在生产车间对紫铜管与黄铜法兰进行焊接时，如图2所示，将紫铜管1与黄铜法兰的坡口3角度加工为45°，去除端口毛刺，将坡口及管两侧30mm范围内的水渍、油渍、及氧化物进行清理干净、可以采用机械清理或物理清理的方式进行，然后将清理过后的紫铜管1与所述黄铜法兰2如图3所示进行组装，然后对组装后的所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接。
第一步采用交流TIG焊进行定位焊，第二步进行打底焊，第三步进行盖面焊。打底层焊接时电流选用280A，能够起到对黄铜阀兰进行预热的作用，焊接速度为15cm/min，气体流量控制在20L/min，焊接时采用左向焊法，焊枪不摆动，因为黄铜阀兰厚度大于紫铜管厚度，所以电弧的中心偏向黄铜阀兰方向进行焊接，焊接厚度以填充金属低于坡口面0.6mm，打底层4如图4所示。盖面焊道焊接时电流选用260A，焊接速度为18cm/min，将起弧点和打底焊道的收弧点错开15mm，焊接方向与打底焊道方向一致，焊枪作横向摆动，摆动宽度以坡口宽度为标准，盖面层5如图4所示。焊接时角焊缝尺寸控制在紫铜管侧3mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。其他地方与实施例一完全一致。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处在于，打底层焊接时电流选用260A，焊接速度为16cm/min，气体流量控制在18L/min，焊接厚度以填充金属低于坡口面0.5mm。盖面焊道焊接时电流选用260A，焊接速度为17cm/min，气体流量控制在18L/min。将起弧点和打底焊道的收弧点错开18mm。焊接时角焊缝尺寸控制在紫铜管侧4mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。其他地方与实施例二完全一致。
实施例四
本实施例与实施例二的不同之处在于，打底层焊接时电流选用270A，焊接速度为14cm/min，气体流量控制在19L/min，焊接厚度以填充金属低于坡口面0.8mm。盖面焊道焊接时电流选用270A，焊接速度为18cm/min，气体流量控制在19L/min。将起弧点和打底焊道的收弧点错开20mm。焊接时角焊缝尺寸控制在紫铜管侧3mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。其他地方与实施例二完全一致。
实施例五
本实施例与实施例二的不同之处在于，打底层焊接时电流选用260A，焊接速度为16cm/min，气体流量控制在18L/min，焊接厚度以填充金属低于坡口面0.5mm。盖面焊道焊接时电流选用260A，焊接速度为17cm/min，气体流量控制在18L/min。将起弧点和打底焊道的收弧点错开18mm。焊接时角焊缝尺寸控制在紫铜管侧4mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝应平滑过渡到母材。其他地方与实施例二完全一致。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请提供的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法应用在生产车间紫铜管与黄铜法兰、紫铜管与黄铜螺纹接头的角接接头焊接使用，效果显著，降低了操作人员的劳动强度和技术难度，节约了成本，改善了工作环境，提高了焊接质量和焊接效率，利用该焊接方法焊接的产品按标准进行目测检验、着色检验、水压试验、金相检验结果合格，完全满足标准的要求。
2、本申请通过采用交流TIG焊，突破了传统的采用火焰钎焊焊接紫铜管与黄铜法兰角接接头有色金属异种材料的难题，实现了由传统的非熔化焊向熔化焊的改变，提高了焊接质量和工作效率，降低了劳动强度和操作者的难度，同时，该技术对船舶及海洋工程管系生产的紫铜管与黄铜法兰接头有色金属异种材料的焊接有着重要的指导意义，容易实现自动化和机械化，具有广泛推广运用价值。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于，包括：
对紫铜管与黄铜法兰接触面的坡口进行加工；
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行清理并进行组装；
对组装后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行定位焊；
对进行定位焊后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行打底层焊接；
对进行打底层焊接后的所述紫铜管与所述黄铜法兰采用交流TIG焊进行盖面焊道焊接。
2.如权利要求1所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，焊丝牌号为S215，焊丝直径为3.0mm，焊接时采用99.999的高纯氩气作为保护气体，为防止温度过高造成黄铜法兰里面锌的蒸发，焊接时的层件温度控制在100到120度。
3.如权利要求1所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，环境温度为0度以上，环境湿度小于90％，风速小于2m/s，大于此值时采取防风措施进行保护。
4.如权利要求1所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行打底层焊接时，电流控制在260-280A，电弧电压为12V，焊接速度为15cm/min，气体流量为18-20L/min，焊接时采用左向焊法，焊枪不摆动，焊接厚度控制在填充金属低于坡口面0.5-1mm。
5.如权利要求1所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行盖面焊道焊接时，电流控制在260-280A，电弧电压为12V，焊接速度为18cm/min，气体流量为18-20L/min，焊接时将起弧点和打底焊道的收弧点错开10mm以上，焊接方向与打底焊道方向一致，焊枪作横向摆动，摆动宽度与所述坡口宽度相同。
6.如权利要求1-5任一项所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，角焊缝尺寸为紫铜管侧3-5mm，黄铜法兰坡口单侧增宽1mm，焊接完后的角焊缝平滑过渡到母材。
7.如权利要求6所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，收弧采用电流衰减的方法填满弧坑，避免产生弧坑缺陷。
8.如权利要求6所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
对所述紫铜管与所述黄铜法兰进行焊接时，根据焊接位置进行水平位置焊接或全位置焊接。
9.如权利要求6所述的紫铜管与黄铜法兰的焊接方法，其特征在于：
所述坡口角度为45°。
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