铜及铜合金焊接规程

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1、铜及铜合金焊接规程（总页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-铜及铜合金焊接规程本规程规定了铜及铜合金焊接的基本要求，适用于铜及铜合金的手工钨极氩弧焊、气焊、熔化极氩弧焊和自动埋弧焊等焊接的铜及铜合金制单层容器、衬铜容器的铜焊接工艺。一、焊接用材料：1.焊接用氩气纯度三,露点W-50C，并应符合GB/T4842或GB10624的规定。当瓶装氩气的压力W时不宜使用。当预热不方便或要求熔深较大时可用70%Ar+30%N2的混合气体。氮和氦作保护气体是氩气时熔深的23倍，但氮气也容易气孔增多倾向。2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大

2、小来选择（使 用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极），3.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质，防止熔池金属氧化和其它气体侵 入熔池，并改善液体金属的流动性。使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊 剂粉放在坡口和两侧或用焊丝醮焊剂再焊接。在气体保护焊时也可以使用焊剂 以增强对熔池的保护作用。4.对比较重要结构，为了消除氧的不良影响，必须选用含有铝、钛等强脱氧剂的 焊丝；为了防止合金元素在焊接过程中氧化和蒸发：焊接黄铜（防止锌氧化和 蒸发）时可选用含硅的焊丝并快速焊以减少高温停留时间，焊锡青铜（防止锡 氧化和蒸发）时可采用含硅、磷等脱氧剂的焊丝并用硼砂和硼酸作熔剂，焊接 铝青铜（防止铝氧化

3、和蒸发）可采用氯化盐和氟化盐组成的熔剂。5.二、施焊焊工：1.应按GB50236现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范中的规定考试合格。三、焊前准备：1.铜材坡口加工应采用机械方法（含剪切），如采用等离子火焰方法加工应从变色部分机械加工去掉不少于3mm,加工后的坡口表面应平整、光滑，不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。坡口表面应呈金属光泽；必要时对坡口及两侧不少于30 mm范围内一般应进行100%PT。2.焊丝、坡口表面及其两侧不少于30 mm范围内必须表面的水、油污进行清理（包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色）。打磨可用d不锈钢丝盘刷金属磨头、和丙酮（沾丙酮的白布应干净,不

4、要使用棉布或棉纱,以避免擦拭时带出毛绒）,但应注意这些工具在使用前应被清理干净；尽量不要用砂轮打磨。3.对于外委热加工的部件,如封头等,原则上在进厂后应对铜材表面进行100%PT，必要时对不能确定的部位进行RT。4.焊丝表面可用不锈钢丝刷或干净的油砂纸擦洗；对表面氧化皮较厚的焊丝在焊前打磨后还需要化学清理。化学清理：用HNO375cm3/L+H2SO4100cm3/L+HCl75cm3/L 混合液清洗，再用碱水冲洗，最后用干净的清水冲净热风吹干。对铜材也可参考此法。5.清理干净的焊丝和焊件应保持清洁和干燥，不得用手触摸焊接部位，焊前严禁污染，否则应重新进行清理，局部污染可局部重新清理；最好用白

5、纸覆盖在坡口用两侧。如清理后 8h 之内未焊，焊前就应重新清理。6.焊件装配应准确，如果装配不良时，应考虑换部件，而不得强行组对，以避免造成过大的应力。在正式焊接前应对坡口尺寸进行检查，合格后方可施焊。7.定位焊选用的焊丝及采取的工艺措施与焊接工艺相同。8.焊件组对时在应力集中处（如焊缝交叉处和工件上的转角处等）尽量避免进行定位焊，定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则必须清除重焊。重焊应在附近区域进行，而不要在原处点焊。9.焊接纵缝时，必须在焊件两端放置引弧板和退弧板，引弧板和退弧板采用与被焊件相同牌号和厚度的铜材。焊接环缝时尽量避免产生弧坑。10.焊接过程中定位焊点开裂，造成板边错位或

6、间隙变化，应立即停止焊接，经修复后才能继续施焊。11.垫板材料一般为石墨制作垫板，因为石墨导热慢，保温性好。当铜板较厚或垫 板装配间隙较大时，可用粘土泥封住间隙，焊后去掉即可。也可以用焊剂（这里指埋弧焊用焊剂如HJ431 ）若电流较大还应考虑焊剂层应有一定的厚度。垫板尺寸可按下图：四、焊接要求：1.持证焊工应按焊接工艺文件和其它文件焊接。2.在焊接环境出现下列情况之一时，应采取有效防护措施，否则不准施焊：1）焊接环境不清洁，有灰尘、烟雾；2）焊接环境风速大于或等于 s；3）焊接环境相对湿度大于 80%；4）下雨、下雪的室外作业；5）焊接温度低于5 C ；3.铜材产品焊接设在专门的场地，场地应铺

7、设橡胶或绒布；焊接时应远离通风口 和门窗以避免影响气体保护效果。4.用手工钨极氩弧焊焊接纯铜、黄铜（Cu-Zn）、锡青铜（Cu-Sn）和白铜（Cu-Ni）都用直流正接；铝青铜（Cu-Al）和硅青铜（Cu-Si）用交流以除表面氧化膜。熔化极氩弧焊和自动埋弧焊都用直流反接。5.焊前预热：由于铜材导热性能很强，因此一般手工钨极氩弧焊焊接大于4mm厚度时，焊前都应预热，纯铜412mm预热200450C ；青铜和白铜预150200C ；硅青铜和磷青铜可不预热并控制层间温度不超过100C。可视具体情况用火焰或远红外线板进行加热。6.气焊紫铜和青铜一般用中性火焰，因为氧化焰易造成元素烧损，还原焰由于含H而容

8、易产生气孔。黄铜用弱氧化焰，以便生成氧化锌并脱H减少气孔。气焊 一般不开坡口，只单面单层焊，以避免多次多层焊变形。焊后可以锤击以细化 晶粒，如板厚不超过5mm时可沿焊缝两侧各100mm处锤击，当厚度大于5mm 时可先加热到 500600度锤击，再加热到 500600度用水激冷。7.一条焊缝应尽量一次焊完，不得已中途停焊后重新焊接时，应重叠1020 mm。彻底清除表面污染、夹渣等缺陷。弧坑应填满，接弧处应熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法：收弧时匀速抬高电弧，同时加速填充焊丝，直至电弧熄灭，使熄弧处焊缝局部凸出，必要时打磨超标的余高。在焊机上有衰减装置时，此熄弧方法效果更好。8.C、D类接头的焊缝

9、与母材应呈圆滑过渡。9.焊缝和热影响区表面应进行 100%检查，不得有裂纹、未熔合、气孔、弧坑、夹渣和飞溅物等缺陷，焊缝外不应有打弧点。10.铜材压力容器焊缝表面不应有咬边。常压容器焊缝表面的咬边深度不应大于，咬边连续长度不应大于100mm，焊缝两侧咬边的总长度不应超过该焊缝长度的10% 。11.应注意铜材立焊和仰焊不容易实现，一般不安排这种位置。12.换热器换热管焊接顺序：管板组装（换热管预留长度应不少于4mm,以便后面的机加工）；管端及管板清理；一端胀管；焊接一面管板；机加工未焊换热管管端；胀管；管端及管板清理；焊接未焊一面的换热管。焊接时第一层一般不加丝焊（第一层是否进行PT或气密性检测

10、按规定），但其它层应加丝焊。13.铜五、焊缝返修：1.对需要返修的缺陷应当分析产生原因,提出改进措施,编制焊接返修工艺（应考虑加工装防焊接变形）后才能开始返修（下表为一般情况下焊缝缺陷及原因分析）；2.焊缝同一部位返修次数不宜超过 2 次。3.一般用金属磨头清除缺陷和开坡口。如果缺陷较深时,可先用规定的手工铣打磨,再用金属磨头打磨坡口表面。坡口应宽度均匀、表面平滑和便于施焊的凹槽,凹槽两端有一定的坡度（一般不大于 1： 3）。4.返修前需将缺陷清除干净，一般应进行100%PT确认（若缺陷是裂纹，则必须 进行100%PT）。补焊时只需将缺陷除尽即可，不要挖得太深，必要时进行RT进行确认缺陷已完全

11、清除。补焊时先不填丝，用电弧对补焊区金属熔化；填丝后电弧应稍偏向焊丝，防补焊区金属过热，电弧可在补焊长度方向上适度往复移动，以延长熔池存在时间，以利于氢气泡从熔池逸出。5.返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同；6.铜焊接主要焊缝缺陷是气孔和裂纹：气孔产生原因：铜焊接气孔主要是氢进入焊接熔池而形成的。氢来源有：材料、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工的手套和环境湿度太高等，如焊丝被污染、材料及焊丝本身的氧化膜、送丝机构上有油污或冷凝汗渍等。预防措施：材料及焊丝内的含氢量W /100g ；被焊件表面应去除油污及氧化膜，存放时间不超过4h。表面清理后应用干燥、洁净、不起毛的物件覆盖坡口及两侧；焊丝尽量使

12、用抛光焊丝，不然处理方法同上；保护气体内杂质含量：H2W% ； O2W% ； N2W% ； H20W% ；保护气体管路：一般采用不锈钢管或铜管，软管采用塑料管而不能用橡胶等易吸水的软管；焊前应检查冷却水管道，确保不会漏水；当环境湿度很大时，应对保护气体进行加热对管路进行吹扫；送丝机构：不得有油污，送丝同采用聚四氟乙烯管，并焊前清理管内污染和冷凝水；现场环境：温度不宜超过25C，相对湿度不超过50%，保持环境清洁；焊工：工作服装尽量是白色的，以便能及时发现和清理污染。焊时注意汗水和油渍不要再次污染焊件； 在焊前都应在试板上试焊，以便检查保护气体和管路是否合格。 焊接工艺上预防措施：用双面焊代替单

13、面焊；每道焊缝薄时比厚时有利于气孔 逸出；大直径焊丝有利于减少气孔；焊前预热、焊后缓冷；降低电弧电压、增 大电流、降低焊接速度，有利于减少气孔。 裂纹产生原因：材料焊接性较差；选择焊丝时没考虑抗裂性；结构的拘束度过 大。预防措施： 对焊接性较差的铜材在焊接前应考虑其抗裂性而不能只考虑强度；必要时可考 虑对焊件进行退火后焊接，焊后再淬火时效。 选择抗裂纹性好的焊丝，如含 Si 等低熔点元素的焊丝。尽量减少焊接接头的拘束度，合理安排焊接顺序，让焊缝能够有横向收缩余 量，以减小焊接应力。没有必要定位焊的就不要焊定位焊，能双面定位焊的就 不要单面定位焊。尽量改单面焊为双面焊。六、探伤要求：1.封头拼缝

14、焊后应进行100%RT，成形后再按规定100%RT或100%PT。2.A、B 类焊缝一般进行 100%RT。3.容器上的C、D类焊接接头进行100%PT。4.铜材表面补焊焊缝进行 100%PT。5.铜卡具和拉筋的临时固定连接焊缝拆除后的焊痕等进行 100%PT6.其他图样要求探伤的部位。铜及铜合金的焊接工艺铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在电气、电子、化工、食品、动 力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。在纯铜（紫铜）中添加10 余种合金元素，形成固溶体的各类 铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等等。铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法

15、实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电 弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一 是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大 711 倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则 铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其 中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢 严重得多，与要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手

16、工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。（1）紫铜的气焊 焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧 元素的焊丝，如丝201、 202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301 作助熔剂。气焊紫铜 时应采用中性焰。（2）紫铜的手工电弧焊在手工电弧焊时采用紫铜焊条铜107,焊芯为紫铜（T2、T3）。焊前应清理焊接处边缘。焊件厚度大 于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400500C左右。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反 接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应 采用逐步退焊法。焊

17、接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝 质量。（3）紫铜的手工氩弧焊在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201（特制紫铜焊丝）和丝202,也采用紫铜丝，如T2。 焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清 理的方法有机械清理法和化学清理法。对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口；板厚为310毫米时，开V型坡口，坡口角度为6070； 板厚大于10毫米时，开X型坡口，坡口角度为6070；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口 尺寸，对接接头的装配间隙

18、在毫米范围内选取。紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和 焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150300C； 板厚大于3毫米时，预热温度为350500C。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的机械性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也 可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。2、黄铜的焊接黄铜焊接的方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。（1）黄铜的气焊由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中

19、，气焊是最常用 的方法。黄铜气焊采用的焊丝有：丝 221、丝222 和丝224 等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止 和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末 和气体熔剂两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成；熔剂如气剂 301。（2）黄铜的手工电弧焊焊接黄铜除了用铜227 及铜237 外，也可以采用自制的焊条。黄铜电弧焊时，应采用直流电源正接法，焊条接负极。焊前焊件表面应作仔细清理。坡口角度一般不 应小于6070，为改善焊缝成形，焊件要预热150250C。操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆 动，只作直线移动，焊速要高。与海水、氨气等

20、腐蚀介质接触的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应 力。（3）黄铜的手工氩弧焊黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝：丝221、丝 222 和丝224， 也可以采用与母材相同成分的材 料作填充材料。焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的蒸发比直流正接时轻。通常焊前不用预热，只有板厚相差比较大时才预热。焊接速度应尽可能快。焊件在焊后应加热300400C进行退火处理， 消除焊接应力，以防止焊件在使用过程中裂缝。（4）黄铜碳弧焊黄铜碳弧焊时，根据母材的成分选用丝221、丝 222、丝224 等焊丝，也可用自制的黄铜焊丝施焊。焊接 可以采用气剂301 等作熔剂。焊接应短弧操作，以减少锌的蒸发

21、和烧损。直流TIG焊工艺方法广泛应用于铜及铜合金的焊接，焊风成型好，内外质量优良，在氩气的保护下，熔池 纯净，气孔少，热裂影响小，操作易掌握。厚度4mm时可不用焊前预热，直接用氩气预热，待熔池温度 接近600C时，可加填充焊丝熔化母材，实现焊接。厚度大于4mm的铜材，纯铜应预热400600C。铜 合金焊接预热 200300C。 300TSP， 315TX 直流 TIG 焊机可焊接纯铜、硅青铜、磷青铜、黄铜、白铜等铜 合金。 300WP5、300/500WX4 交直流两用 TIG 焊机可用交流 TIG 焊接铝青铜（用交流方波清除表面氧化 膜）及用直流 TIG 焊接上述铜材。近年来，采用MIG方法焊接铜及铜合金的施工越来越多，尤其对于厚度3mm的铝青铜、硅青铜和白铜最 好选用MIG焊方法。厚度314mm或14mm的铜及铜合金几乎总要选用MIG焊，因为熔敷效率高、熔深 大、焊速快（一般为 TIG 焊的 34 倍），实现高效、优质、低成本的经济效益要求。铜材施焊前均应达到 预热温度要求（纯铜400600C，铜合金200300C），焊丝与母材化学充分相似，氩气纯度%。