[发明专利]厚壁紫铜与奥氏体不锈钢不预热电弧熔化焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别是涉及一种厚壁紫铜与奥氏体不锈钢不预热电弧熔化焊接方法。

背景技术

紫铜和奥氏体不锈钢热导率、线胀系数及收缩率等各项性能相差都比较大。而紫铜的焊接需要焊前预热、焊中同步加热；奥氏体不锈钢一般不需预热，采用手工电弧焊、惰性气体保护焊、等离子弧焊等都能保证焊接的实现。目前，紫铜与奥氏体不锈钢异种材料焊接多采用火焰钎焊方法，焊接时需预热550℃以上，焊接条件非常恶劣，劳动效率低。若采用不锈钢焊缝，则当焊缝含铜量达到一定数量时就会产生热裂纹；若采用紫铜焊缝，则由于焊缝中融入了Ni、Cr、Fe等元素而使焊缝金属变硬、变脆，或者铜渗入不锈钢一侧，近缝区奥氏体晶界也会产生渗透裂纹。焊接质量不易保证，焊缝性能(强度、塑性，耐海水腐蚀性等)很差，母材性能损失也很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种在不预热的条件下，能够实现厚壁紫铜与奥氏体不锈钢焊接，并避免焊接过程中热裂纹倾向，保证焊接接头总体综合性能的厚壁紫铜与奥氏体不锈钢不预热电弧熔化焊接方法。

本发明采用的技术方案是：

厚壁紫铜与奥氏体不锈钢不预热电弧熔化焊接方法，是采用输出功率比较大的直流焊接电源(输出电流大于400A)、以纯氦气作为保护气体的钨极氦弧焊方法，来提高电弧功率和电弧熔透能力，从而实现厚壁紫铜(壁厚≥6mm)与奥氏体不锈钢焊缝不预热电弧熔化焊焊接。其方法如下：

(1)将待焊接厚壁紫铜与不锈钢构件连接部位加工成“V”形坡口。

(2)清除待焊处周围30mm范围内的氧化皮、油、锈、水及其它污物，并用丙酮擦拭干净。

(3)定位焊缝，采用钨极氦弧焊填加镍铜合金焊丝焊接，焊接电流180～400A，保护气体为纯氦气，流量为10～15L/min，钨极直径采用定位焊缝长度为10～15mm，两定位焊缝之间的距离为100～150mm。

(4)焊缝打底焊接，采用钨极氦弧焊不预热填加镍铜合金焊丝焊接，焊接电流180～400A，保护气体为纯氦气，流量10～15L/min，钨极直径为操作时需将电弧指向导热比较快的紫铜一侧，利用电弧边缘热量将奥氏体不锈钢熔化，防止过热，并通过填加镍铜合金焊丝来降低熔池温度，提高焊缝凝固温度、强度、塑性、防止裂纹和气孔；焊接过程中要保证电弧在接头母材紫铜一侧稍作停留，而在奥氏体不锈钢一侧不作停留，以保证接头根部熔合良好和实现焊缝成形。

(5)打底焊道焊好后，即可采用钨极氦弧焊并填加镍铜合金焊丝不预热焊接填充焊缝，焊接选用的镍铜合金焊丝、保护气体、焊接规范参数与焊缝打底焊接相同。

上述所述的镍铜合金焊丝中，镍与铜的含量比例范围为(60～70％)∶(40～30％)。

本发明取得的积极效果是：

(1)解决了在不预热的条件下采用电弧熔焊的方法焊接厚壁紫铜与奥氏体不锈钢焊缝的焊接问题；

(2)解决了厚壁紫铜与奥氏体不锈钢焊缝焊接过程中热裂纹倾向的问题；

(3)通过手工填加镍铜合金焊丝，降低熔池温度，提高了焊缝凝固温度、强度、塑性，防止裂纹、气孔。

(4)解决了奥氏体不锈钢焊缝采用火焰钎焊焊接时焊缝质量差、母材性能损失大、焊接接头性能严重下降，工人劳动强度大和施工条件恶劣的问题。

具体实施方式

实施例1

以下结合技术方案叙述本发明的具体实施方式。

厚壁紫铜与奥氏体不锈钢不预热电弧熔化焊接，其方法及步骤如下：

(1)将待焊接厚壁紫铜与奥氏体不锈钢构件连接部位加工成“V”形坡口。

(2)清除待焊处周围30mm范围内的氧化皮、油、锈、水及其它污物，并用丙酮擦拭干净。

(3)定位焊缝，采用钨极氦弧焊填加镍铜合金焊丝焊接，其中，按重量百分比计镍与铜的含量比例范围为60％∶40％，焊接电流为180A，保护气体采用纯氦气，流量为10～15L/min，采用直径的钨极，定位焊缝焊接长度保证在10mm，两定位焊缝之间的距离为100mm。