摘要：采用水冷式鎢極氬弧焊工藝，成功地實(shí)現(xiàn)了大截面紫銅母線(xiàn)的焊接。施工及裝置運(yùn)行表明，該工藝克服了傳統(tǒng)舊的“碳弧焊”工藝易使焊工中毒、焊縫易滲碳、塑性差、電阻大的缺點(diǎn)，具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、安全和施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
銅母線(xiàn)的連接在電站、冶金裝置中經(jīng)常遇到，其連接方式有夾接法(螺柱緊固)、焊接法等。對(duì)大截面紫銅母線(xiàn)的焊接就國(guó)內(nèi)目前的資料顯示，有碳弧焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊幾種。碳弧焊預(yù)熱溫度較高，須保證焊口母材溫度750℃以上，焊縫外觀成形一般，且高溫產(chǎn)生的Cu2O蒸汽易使焊工中毒，同時(shí)易引起滲碳，塑性較差，電阻率較大。埋弧焊預(yù)熱溫度稍低，約500℃左右，質(zhì)量較穩(wěn)定，但電流、電壓稍高，分別為750 A～800 A、40 V～50 V左右，且焊劑用量較大，國(guó)內(nèi)尚未有焊接大截面、大長(zhǎng)度母線(xiàn)的介紹。鎢極氬弧焊從目前國(guó)內(nèi)的規(guī)范顯示，僅適用于δ＜12的銅母線(xiàn)焊接，對(duì)δ＞12的單面V形坡口的紫銅母線(xiàn)焊接則指導(dǎo)性不強(qiáng)。
在商洛煉鋅廠(chǎng)兩套15 000噸/年電解鋅裝置中，設(shè)計(jì)要求采用焊接連接法，但未明確焊接工藝及方法。在充分考慮改善焊縫質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境的基礎(chǔ)上，我們借鑒國(guó)內(nèi)、國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，采用了在預(yù)熱條件下的水冷式鎢極氬弧焊工藝，焊縫外觀成型良好，內(nèi)在質(zhì)量保證Ⅱ級(jí)合格，基本解決了銅焊接中普遍存在的夾渣、氣孔缺陷，成功地完成了該工程的安裝任務(wù)。
1紫銅的可焊性
該工程所用銅為含氧銅T1，其雜質(zhì)總含量0.05，其中氧為0.02，其物理性能如表1所示。
表1含氧銅T1的物理性能表
指標(biāo)指標(biāo)值指標(biāo)指標(biāo)值晶格類(lèi)型面心立方晶格導(dǎo)熱系數(shù)386.4W/(m·k)熔點(diǎn)1083℃線(xiàn)脹系數(shù)16.5×10-6K-1沸點(diǎn)2580℃電阻率168×１0-10Ω·m密度8.96kg/cm3
紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)20℃時(shí)比鐵大7倍，1 000℃時(shí)大11倍多，焊接時(shí)熱量迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去，使母材與填充金屬難以融合，因此焊接時(shí)須采用大功率熱源并采取預(yù)熱，施焊時(shí)才易形成熔池。
T1的線(xiàn)脹系數(shù)比鐵大15%，為避免近縫區(qū)產(chǎn)生襲紋，保證焊接時(shí)間隙，故組對(duì)時(shí)應(yīng)保證足夠的間隙；同時(shí)其收縮率比鐵大1倍以上，為防止熔池由液相變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，層間溫度差較大形成襲紋，故施焊時(shí)應(yīng)保證層間溫度。
含氧銅焊接時(shí)極易形成氣孔，其產(chǎn)生原因主要為氧和水汽，其中氧形成反應(yīng)氣孔，水汽產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔，故須采取焊粉脫氧及緩冷等措施。
為防止出現(xiàn)富鉛或富鉍的低熔點(diǎn)共晶，焊后應(yīng)采取水潤(rùn)法快速冷切，錘擊減應(yīng)。
為保證焊縫根部成型及收弧處接頭平滑、減少熱量損失，施焊時(shí)應(yīng)制備石墨墊板、擋板及堵塊。
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