銅管釬焊工藝評(píng)定及工程應(yīng)用

趙麗輝 國忠齊 陳建敏

1. 工程概況

施工中所涉及的材料全部依據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。管道母材牌號(hào)為TP2Y （GB/T18033—2007 “ 無 縫 銅 水管 和 銅 氣管”），2#磷脫氧銅（純銅）,規(guī)格為φ 15~φ54mm，壁厚為1.0~2.0mm。管道總計(jì)600余道焊口。

表1 材料化學(xué)成分及力學(xué)性能

表2 釬料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

2. 工藝評(píng)定準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在施焊前依據(jù)ASME第Ⅸ卷2007版（QB釬焊評(píng)定篇）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。

（1）接頭形式、管壁厚度TP2Y壁厚較小，易冷加工，工程中管與管連接采取搭接。此次施工中母材厚度為1.0~2.0mm，為保證工藝評(píng)定所覆蓋的厚度范圍滿足工程需要，選用φ 28mm×1.5mm與φ 25 mm ×1.5mm的銅管進(jìn)行評(píng)定。

評(píng)定用銅管的力學(xué)性能符合GB/T18033—2007《無縫銅水管和銅氣管》標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)成分符合GB/T5231—2001《加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》標(biāo)準(zhǔn)；材料化學(xué)成分及力學(xué)性能如表1所示。

（2）接頭搭接長度 標(biāo)準(zhǔn)中QB408.4 規(guī)定搭接接頭已評(píng)定的重疊部分長度為實(shí)際焊接時(shí)允許的最小重疊長度。工程中管與管接頭的搭接長度均＞10mm，故選取搭接長度為10mm進(jìn)行評(píng)定試驗(yàn)。

（3）釬料的選擇 選擇國產(chǎn)銅磷銀硬釬料， 型號(hào)為B Cu91PAg（GB/T6418—2008），相當(dāng)于 ASME SFA 5.8/ SFA 5.8M BCu P—6。釬料的化學(xué)成分如表2所示。

根據(jù)所選釬料BCu91PAg，其釬縫間隙在0.05~0.13mm內(nèi)最為適宜。評(píng)定用兩管的釬焊間隙為0.085mm，在適于釬焊的間隙范圍內(nèi)。

（4） 漫流位置選擇 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定當(dāng)橫向漫流或垂直向上漫流位置評(píng)定合格時(shí)，可替代垂直向下漫流位置。因此，選取橫向漫流和垂直向上漫流位置各做一個(gè)評(píng)定，即可最大限度滿足實(shí)際施工的需求。

3. 工藝評(píng)定的實(shí)施

（1）焊件表面清理 焊件在焊前的加工過程中可能會(huì)產(chǎn)生氧化膜、粘上油污，直接影響焊接質(zhì)量。因此，在焊前需對(duì)搭接位置及周圍10mm范圍內(nèi)用丙酮進(jìn)行化學(xué)清洗，露出銅金屬光澤后用布擦凈，為下一步做準(zhǔn)備。

（2）釬焊工藝過程 第一，釬焊的位置。分別針對(duì)橫向漫流及垂直向上漫流方向進(jìn)行評(píng)定（見圖1、圖2）。

第二，釬焊火焰選擇。加熱火焰選擇中性焰，其氧氣與乙炔的混合比為1.0~1.1，以確保加熱時(shí)的溫度。

第三，加熱要點(diǎn)。加熱時(shí)，為保證加熱均勻，應(yīng)將火焰沿接頭來回?cái)[動(dòng)，使其均勻加熱，以防止接頭形成氣孔、夾渣及裂紋等缺陷。將全部接縫加熱后，再將釬料放在釬焊間隙處，切忌用火焰直接加熱釬料，當(dāng)溫度達(dá)到732～816℃時(shí)，熔化的釬料通過毛細(xì)作用，向溫度高的釬焊間隙內(nèi)滲透，在兩個(gè)緊密貼合的接頭接觸面之間自動(dòng)流開鋪展，連續(xù)向前移動(dòng)加熱火焰，同時(shí)移動(dòng)釬料使之不斷熔化，直至填滿整個(gè)釬焊間隙，并在釬焊間隙周圍形成飽滿的釬角時(shí)停止加熱。

釬焊結(jié)束后，應(yīng)使焊件自然冷卻，冷卻后清除接頭處的殘?jiān)把趸铩?/p>

（3）檢測(cè) 第一，外觀檢查。確定釬焊接頭的致密性，如釬料的連續(xù)性、沿著接頭的尺寸、輪廓和潤濕情況。

第二，拉伸試驗(yàn)。確定其是否滿足使用性能。評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：拉伸試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)是試樣的抗拉強(qiáng)度不小于退火狀態(tài)母材所規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度。因標(biāo)準(zhǔn)中TP2的最小抗拉強(qiáng)度為205MPa（GB/T18033—2007狀態(tài)M退火態(tài)），所以試驗(yàn)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

第三，焊縫切片試驗(yàn)。使用5倍放大鏡觀察各側(cè)面的致密性，以確定釬料是否從填加一側(cè)漫流穿過接頭到達(dá)另一側(cè)，結(jié)果滿足致密性要求。

（4）評(píng)定結(jié)論 評(píng)定試驗(yàn)的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)定為合格。

4. 結(jié)語

根據(jù)合格的釬焊評(píng)定編制了釬焊工藝規(guī)程，用于指導(dǎo)實(shí)際釬焊施工。同時(shí)對(duì)參與工程施工的釬焊工進(jìn)行了相應(yīng)的技能評(píng)定，使其具有了相應(yīng)的釬焊資格。工程結(jié)束應(yīng)用至今四年多，未出現(xiàn)任何問題。

圖1 垂直向上漫流

圖2 橫向漫流

表3 垂直向上漫流評(píng)定的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

表4 橫向漫流評(píng)定的拉力試驗(yàn)結(jié)果