淺談船用BFe10—1—1管材的焊接

江涌

【摘 要】BFe10-1-1管材是以鐵白銅為原材料制作的管材，與一般的塑料管和鋼管相比，具有重量輕、管壁薄、內(nèi)部光滑的特點(diǎn)，且同時(shí)制作成本低廉，耐腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)，因此在造船工程中有著比較廣泛的應(yīng)用與前景。文章針對(duì)船用BFe10-1-1管材在艦船管子制造中的焊接問(wèn)題，介紹了焊接工藝、材料選擇及焊接經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】鐵白銅管材 TIG焊 氬氣 焊前清理

1概述

白銅是一種以鎳為主要元素的銅合金，屬于一種耐腐蝕性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)具備良好的強(qiáng)度以及加工性，因此在化工和造船等行業(yè)中有著比較廣泛的應(yīng)用。白銅分為多種不同的類(lèi)型，其中，普通白銅僅僅包含銅鎳兩種成分，而在其中加入其他元素后，稱(chēng)為復(fù)雜白銅，如鐵白銅、鋅白銅、錳白銅等[1]。白銅的強(qiáng)度、耐腐蝕以及抗高溫氧化性能是由其中的鎳元素決定的，在一定范圍內(nèi)，鎳元素的含量越高，白銅的性能越好。

BFe10-1-1管材是以鐵白銅為原材料制作的管材，與一般的塑料管和鋼管相比，具有重量輕、管壁薄、內(nèi)部光滑的忒單，同時(shí)制作成本低廉，耐腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)，因此在造船工程中有著比較廣泛的應(yīng)用。這里主要針對(duì)BFe10-1-1管材的焊接工藝進(jìn)行分析和討論。

2工藝分析與確定

2.1設(shè)備選擇

在對(duì)BFe10-1-1管材進(jìn)行焊接時(shí)，一般會(huì)選擇手工直流鎢極氬弧焊機(jī)作為焊接設(shè)備。作為氣體保護(hù)焊的一種，鎢極惰性氣體保護(hù)焊也被稱(chēng)為T(mén)IG焊，選擇熔點(diǎn)較高的鎢或者鎢合金作為電極，這樣，在電弧燃燒時(shí)，電極不會(huì)出現(xiàn)融化的現(xiàn)象，從而保證了電弧的長(zhǎng)度恒定，焊接質(zhì)量好。在焊接過(guò)程中，惰性氣體會(huì)對(duì)熔化金屬和電極的電弧區(qū)進(jìn)行覆蓋保護(hù)，與空氣隔離[2]。在鎢極氬弧焊中，以氬氣作為保護(hù)氣體。

2.2材料選擇

2.2.1母材

海水管所采用的鐵白銅BFe10-1-1管材其化學(xué)成分如下：

鎳9.0%～11.0% ，鐵1.0%～1.5% ，錳0.5%～1.0%，銅余量。

2.2.2焊絲

焊接時(shí)高溫將導(dǎo)致Ni元素?zé)龘p，Ni元素是改善白銅抗腐蝕性能的主要元素，因此焊絲應(yīng)選用含Ni量較高的銅鎳鐵合金焊絲，其牌號(hào)為HSCuNi。（含Ni量>29.0%）

2.2.3保護(hù)氣體

氬氣作為T(mén)IG焊接保護(hù)氣體，氬氣中若含有氧氣、水分、等雜質(zhì)時(shí)，會(huì)削弱焊接清潔作用，焊接質(zhì)量降低，所以作為保護(hù)氣體的氬氣其純度≥99.99%。

2.3焊前準(zhǔn)備

2.3.1下料及坡口加工

（1）在下料時(shí)，應(yīng)該從實(shí)際情況出發(fā)，選擇不同的方式，例如，對(duì)于管徑在100mm以下的管材，可以選擇砂輪切割機(jī)進(jìn)行切割；對(duì)于管徑在100mm以上的管材，可以采用等離子切割。如果需要進(jìn)行等離子下料，在必須通過(guò)機(jī)械方法，對(duì)熱影響區(qū)進(jìn)行去除。另外，在下料完成后，應(yīng)該及時(shí)對(duì)毛刺和割渣進(jìn)行清理。

（2）焊接坡口型式。

對(duì)于管壁δ<3的對(duì)接焊，可以不開(kāi)坡口。

對(duì)于管壁δ≥3的對(duì)接焊必須開(kāi)坡口。坡口型式和尺寸應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙的要求或符合圖1和表1的規(guī)定。

管子壁厚（mm） θ c e

3≤δ<5 35±5° 0.5～2 0.5～1.5

表1 焊接坡口尺寸

2.3.2焊前清理

在進(jìn)行焊接時(shí)，存在于管材和焊絲表面的污物和氧化膜等會(huì)在一定程度上影響焊接質(zhì)量，因此，需要做好相應(yīng)的焊前清理工作。如果管材的油污并不嚴(yán)重，則可以直接使用鋼絲刷、細(xì)砂紙等進(jìn)行清理，待露出金屬光澤后，以丙酮進(jìn)行擦洗；如果管材油污較多，則應(yīng)該首先使用丙酮，去除油污，然后以不銹鋼絲刷、刮刀、細(xì)砂紙等清理，待露出金屬光澤后，再以丙酮進(jìn)行擦洗，也可以使用5%NaOH溶液去除油污，然后以加熱到30-40℃的5%H2SO4+10%HNO3+H20混合溶液去除表面的氧化膜[3]。為了避免溶液對(duì)于管材的腐蝕，在處理完成后，應(yīng)該立即使用清水進(jìn)行沖洗。

2.3.3焊縫保護(hù)

在焊接操作中，為了保證焊接質(zhì)量，應(yīng)該以惰性氣體對(duì)焊接縫進(jìn)行保護(hù)。在焊縫正面，可以附加拖尾保護(hù)，對(duì)氣體進(jìn)行補(bǔ)充，在焊縫背面，則可以橡皮悶頭對(duì)管子的進(jìn)出口進(jìn)行封堵。

2.3.4焊接工藝

（1）焊接時(shí)應(yīng)考慮保持良好的焊接位置，盡量不用或減少仰焊操作位置。

（2）焊接時(shí)不需要預(yù)熱，為控制粗晶形成，防止產(chǎn)生熱裂紋，層間溫度不大于100℃。

表2

焊接電流A 焊接電壓V 氬氣流量L/min 焊絲直徑

mm 鎢極直徑mm

70～150 10～25 10～30 1～3 2～3

（3）施焊過(guò)程中鎢極伸出長(zhǎng)度為5毫米，鎢極距離熔池表面約2～3毫米，其他工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

2.3.5焊接環(huán)境

（1）BFe10-1-1管材施焊原則應(yīng)在室內(nèi)，外場(chǎng)施焊時(shí)應(yīng)有防風(fēng)、防雨、防曬等設(shè)施；

（2）環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)小于90%，施焊場(chǎng)地環(huán)境應(yīng)清潔明亮。

（3）當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)在始焊處100毫米的范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃左右，然后進(jìn)行施焊。

3結(jié)語(yǔ)

從目前來(lái)看，船用BFe10-1-1管材作為海水管的主要材料之一，在焊接過(guò)程中應(yīng)該采用正確的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量，確保艦船的安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寧寧.船用BFe10-1-1銅鎳合金管材彎曲成形有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究[D].武漢理工大學(xué)，2014.

[2]王錫恒，吳陽(yáng)鳳.淺談9Cr-1Mo輻射室爐管焊接[J].石油化工設(shè)備，2009（3）：67-69.

[3]劉永壽.淺談船用艙口蓋焊接質(zhì)量的控制[J].中小企業(yè)管理與科技旬刊，2011（11）：310-311.