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)，且同時制作成本低廉，耐腐蝕性好，使用壽命長，因此在造船工程中有著比較廣泛的應(yīng)用與前景。文章針對船用BFe10-1-1管材在艦船管子制造中的焊接問題，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，同時制作成本低廉，耐腐蝕性好，使用壽命長，因此在造船工程中有著比較廣泛的應(yīng)用。這里主要針對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BFe10-1-1管材進(jìn)行焊接時，一般會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)焊也被稱為TIG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，電極不會出現(xiàn)融化的現(xiàn)象，從而保證了電弧的長度恒定，焊接質(zhì)量好。在焊接過程中，惰性氣體會對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，其牌號為HSCuNi。（含Ni量>29.0%）

2.2.3保護(hù)氣體

氬氣作為TIG焊接保護(hù)氣體，氬氣中若含有氧氣、水分、等雜質(zhì)時，會削弱焊接清潔作用，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，應(yīng)該從實(shí)際情況出發(fā)，選擇不同的方式，例如，對于管徑在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，在必須通過機(jī)械方法，對熱影響區(qū)進(jìn)行去除。另外，在下料完成后，應(yīng)該及時對毛刺和割渣進(jìn)行清理。

（2）焊接坡口型式。

對于管壁δ<3的對接焊，可以不開坡口。

對于管壁δ≥3的對接焊必須開坡口。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，存在于管材和焊絲表面的污物和氧化膜等會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)該以惰性氣體對焊接縫進(jìn)行保護(hù)。在焊縫正面，可以附加拖尾保護(hù)，對氣體進(jìn)行補(bǔ)充，在焊縫背面，則可以橡皮悶頭對管子的進(jìn)出口進(jìn)行封堵。

2.3.4焊接工藝

（1）焊接時應(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）施焊過程中鎢極伸出長度為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)，外場施焊時應(yīng)有防風(fēng)、防雨、防曬等設(shè)施；

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

（3）當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時，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

從目前來看，船用BFe10-1-1管材作為海水管的主要材料之一，在焊接過程中應(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.