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铜管钎焊原理及铜管充氮焊接技术

2021-04-23 14:48:40

(一)、铜管钎焊原理
薄壁铜棒在国内建筑工程中的应用已有二十余年的发展历史,与薄壁铜管同步发展的钎焊连接技术也日益完善,钎焊连接用的各类管件也由依赖进口,发展到目前不仅有了相应的国标与行标的管件产品标准,全部实现了国产化,并已具有了一定的加工出口的能力,向国标市场供应管件产品,为国内薄壁铜管的钎焊连接在建筑工程中的广泛应用,提供了坚实的物质基础。薄壁铜管的连接,较难实施对接熔焊,较简易的连接方法是搭接钎焊,而铜管与其他金属管道相比,其钎焊的焊接性是较好的,既可实施低温的软焊接,又可实施高温的硬焊接,能选用的钎料种类很多,且钎焊工艺优良,操作简便。因此,钎焊连接方法成了薄壁铜管连接的主要手段。薄壁铜管钎焊,虽有许多种钎料可供选用,但考虑到建筑给水管道的卫生要求,以及实际施工的方便可靠,目前薄壁铜管应用较成熟的钎焊方法为:采用铜磷钎料或低铜磷钎料的铜磷硬焊接,以及小口径铜管采用无铅锡钎料或无铅锡银钎料的锡软钎焊两种,为了便于对薄壁铜管的钎焊连接有一较的了解,现将铜管的钎焊连接方法钎焊是利用熔点比母材低的钎料和母材一起加热,在母材不熔化的情况下,钎料熔化后润湿并填充进两母材连接处的缝隙,形成钎焊缝,在缝隙中,钎料和母材之间相互溶解和扩散,从而得到牢固的结合。铜管的钎焊就是将铜管、铜管件与熔点比铜低的铜磷钎料或锡钎料一起加热,在铜管、铜管件不熔化的情况下,加热到钎料熔化,然后使熔化的钎料填充进承插口的缝隙中,冷却结晶形成钎焊缝,成为牢固的接头。铜管钎焊时,承插口的间隙是较小的,钎料需通过毛细管作用才能进入钎缝间隙,而毛细管作用只能在液体钎料能润湿铜表面时才形成,否则液体钎料会在表面张力作用下,团聚成球状,即形成不润湿现象。因此液体钎料对铜表面的润湿是钎料能否流人钎缝和填满钎缝的关键。实践经验告知,影响钎料对铜表面润湿的因素,先是钎料的成分,其次是铜表面的物。现今采用的铜磷钎料与锡钎料对铜都具有相当好的润湿性,因此,铜表面的物是影响润湿的主要因素,铜表面的物会妨碍钎料的原子与铜直接接触,使液体钎料对铜表面形成不润湿,因此铜管钎焊时,清铜管与铜管件钎焊面表面的物,包括钎焊过程中产生的物,才能使钎料对铜表面保持必要的润湿性,常用的方法是,钎焊前用机械方法将焊接面的物去除,然后再选用合适的钎剂来好清钎焊过程中产生的物。以上为铜管钎焊的简单原理,只要按钎焊原理的要求实施钎焊,铜管钎焊的质量是有保证的。事实证明,铜管的钎焊技术简单方便,稍有施工经验的施工人员,只要经短期的培训,就能掌握铜管的钎焊技能。
(二)、铜管充氮焊接技术
1、焊接
1)钎焊作业
钎焊材料:有软钎焊和硬钎焊2种,使用硬钎焊。
钎焊的选用:紫铜+紫铜:钎料为Bcu93P(GB6418),无须钎剂。
气体助焊剂:可防止铜管表面及有钎作用,推荐使用。
钎焊温度:820-860℃(铜管为浅红色)。
2)作业前的确认
a.施工人员的点名和健康状态确认。
b.工作服确认(帽、服装、袋、鞋等)。
c.对作业场所和作业环境的说明。
d.进行作业分工。对作业内容、方法及顺序进行说明。进行危险预测活动。
e.制成“施工计划书”。
f.制定每组的负责人。
g.说明可能发生的如触电、火灾等事故。
h.指导正确使用电动机械。
i.说明“闲人莫入”的场所。
j.使用明火时要提出申请,并得到现场负责人的批准。
k.按照当地的法规,接受消防部门指导。
l.清点工具。收工后也请清点一下工具,如有必要对配管系统进行冷媒补充,以免用尽。
3)注意事项
a.施工人员一定要有资格。一定要按照当地的法规,由有资格人员进行火焰操作。
b.穿戴连体工作服(较好是棉制)、鞋、帽、皮手套、防护眼镜、防尘口罩等。一定要使用带回火防止阀的焊具,一定要保证。
c.注意不要被火焰和加热部件受伤。
d.小心操作储气瓶,当心气体泄漏。
e.搬走周围的可燃物。如不能搬走时,切实的做好防火处理(如用防火罩包住等)。
f.多换气以防吸入有害气体。
g.一切有问题的地方都要采取措施。
h.分歧管接头、管端周围的操作,应尽量在下面进行,在高处作业难掌握加热量,而且容易熔化分歧管本身的焊接部位而引起泄漏。例如:
i.为避开较难钎焊的位置,可在下面预制一个组件再装上去。
4)作业顺序
焊接作业基本流程:装配焊接铜管-清洁-确认间隙是否合适-充氮(氮气压力0.5±0.1kgf/cm2)-焊接加热-焊料确认-添加焊料-冷却,继续充氮10秒以上-关闭氮气-对焊点质量进行目测
a.钎焊部的清洁
磨光——磨去连接部的金属材料。(去除膜,可用无纺布,研磨布,砂纸)
脱脂——如有油污的话,用丙酮或酒精溶剂进行脱脂处理。同时用0.8MPa(表压)的压缩空气进行吹扫。吹扫次数不应小于3次,直至无污物排出为止。
b.确认管与接头的间隙是否合适
将接头插入管子,然后朝下放一下,如果能靠摩擦力而不掉下则认为是合适的。
c.充氮保护
铜管在钎焊温度下表面剧烈,为好减少铜管内部皮的产生,要求对铜管进行充氮保护。在铜管装配后,对铜管接头内部充氮。
充氮方法:气压0.5±0.1kgf/cm2(相对压力),保证充入工件内的氮气流量为4~6L/min(手摸有气流的感觉)。装配后开始充氮至焊后冷却继续充氮10秒以上。
充氮的要点:
◆充氮时快速接头和充气具应合上压紧开关,使氮气全部充入管内。
◆充氮要保证氮气达到各焊接接头处,好地排出空气。
连续充氮时一定要有出气口,否则在焊接时气体从接头间隙处逸出,使焊接填料困难,并易产生气孔。焊接需保护处充氮管铜管氮气(N2)铜管出气口
d.焊接加热
◆钎焊为火焰硬钎焊,遵守有关操作规定。
◆加热前确认铜管内有氮气流过。
◆钎焊紫铜时,使用中性焰或轻微还原焰,一般采用外焰。铜管接头处加热应均匀,并注意根据管的材料尺寸分配热量。一般先预热插入管,使管配合紧密;再沿接头长度方向来回摆动,使其均匀加热到接近钎焊温度,然后环绕铜管加热至钎焊温度(铜管为浅红)同时钎料亦随之环绕加入,并均匀填满接头间隙,再慢慢移开焊炬,并继续加入少量钎料,形成光滑钎角。
◆加热时不能直接用火焰烧焊条,加热时间也不宜过久。
◆焊接时要注意控制好火焰方向,避开胶套管、海绵、电线等。
e.焊后处理(冷却)
◆焊后在管内有氮气保护的条件下,可对接头处再次加热至铜管变色(200-300℃),即进行退火处理。
◆在焊缝完全凝固以前,不能移动焊件或使其受到震动。
◆对采用水冷的焊件,应防止水进入铜管内部,放置焊件时仍要避免铜管表面残留水分流入管内。
f.钎焊质量及检验
焊缝表面光滑,填角均匀饱满,自然地圆弧过渡。钎焊接头无过烧、焊堵、裂纹、焊缝表面粗糙、烧穿等缺陷。焊缝无气孔、夹渣、未焊满、虚焊、焊瘤等缺陷。
5)其它
a.在下面钎焊时,可做一个简单的支台。
.钎焊作业时,向下或横向作业比较容易。若向上作业,则钎焊容易落下,需要较高的技术。
.冷却为了防止后续作业时受伤,一般可以用湿布(含湿量较低,主要体现在冷却焊接部位时不出现滴水为准,由于铜和焊材的收缩率不一样,以防过快的冷却而使钎焊处破裂)等冷却焊接部位。
.完工后检查以下内容焊缝部没有气孔和缩孔。有没有明显的“钎料下垂”现象。
2、管道的吹洗
在焊接完一段管路后,对管路进行吹洗。吹洗是用氮气压力去除管内的外来物(灰尘,水份,焊接造成的皮等)。
1)主要目的是:
a.除去管内焊接时由于充氮保护焊不足造成的物。
b.除去因不当贮运而进入管内的杂质和水分。
c.检查室内机和室外机之间管道系统的连接是否有大的泄漏。
2)吹洗步骤:
a.将压力表装在氮气瓶上。
b.压力表高压端接上小管(液管)的注氟嘴。
c.用盲塞将室内机A侧之外的所有铜管接口处堵塞好。
d.打开氮气瓶阀,维持压力在28kgf/cm。
e.检查氮气是否流过室内机A液管。
.吹洗用手中的绝缘材料抵住管口,当压力大的无法抵住时,快速释放绝缘物。再用绝缘物抵住管口,如此反复几次,然后用贴有白纸的木板距排污口300~500mm处进行检查,以白纸上没有明显赃物,方为清洗干净。
g.关闭氮气主阀。
h.对室内机B重复以上操作。
i.对液管吹洗完毕后,再对气管进行吹洗,吹洗步骤跟吹洗液管步骤一样。