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首頁 檢測技術(shù)與成果

分享:油管路銅管與不銹鋼管焊接工藝及性能

鋼是金屬結(jié)構(gòu)中最常用的材料,具有一系列優(yōu)良的性能,如穩(wěn)定的力學(xué)性能、良好的焊接性、熱穩(wěn)定性等。銅及銅合金都具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和塑性,而且有一定的強(qiáng)度和良好的加工性能[1],有些銅合金還具有較高的強(qiáng)度和耐蝕性。鋼與銅及銅合金的連接可以充分發(fā)揮各自的性能與特點,達(dá)到物盡其用的效果,并且可以大大節(jié)省材料,降低成本。目前公司某產(chǎn)品油管路中出現(xiàn)了銅與不銹鋼的焊接結(jié)構(gòu)。新的焊接結(jié)構(gòu)需要對其焊接性進(jìn)行詳細(xì)的研究,針對此焊接結(jié)構(gòu),我們選擇合適的焊接材料、焊接方法并優(yōu)化焊接工藝,最終得出滿足設(shè)計要求的優(yōu)良焊縫。

1. 實驗

1.1 材料

新開發(fā)油管路中的銅管材料為TP1,不銹鋼管材料為06Cr19Ni10,兩者規(guī)格均為?22 mm×2 mm(外徑×壁厚)。TP1和06Cr18Ni9的化學(xué)成分分別如表1表2所示。


1.2 焊接

1.2.1 焊接性分析

鐵–銅相圖如圖1所示。鐵與銅在液態(tài)時互相無限固溶。兩者在固態(tài)時有限固溶,不形成金屬間化合物;當(dāng)鐵向銅擴(kuò)散時,形成有限溶解度的ε相固溶體。在1094 °C時,鐵在銅中的溶解度為4%,650 °C時鐵在銅中的溶解度為0.2%,當(dāng)溫度繼續(xù)降低時,溶解度將無明顯變化。而鐵和銅在高溫時的原子半徑、晶格類型和晶格常數(shù)以及原子的外層電子數(shù)等比較接近,這對原子間擴(kuò)散是較為有利的因素,有利焊接連接。但是鐵和銅在熔點、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)和力學(xué)性能等物理性能方面的差異仍會給焊接造成許多困難。比如:銅的線膨脹系數(shù)比鐵大40%左右,鐵-銅合金的結(jié)晶溫度區(qū)間很大(約為300~400 °C),加之又容易形成(Cu+Cu2O)、(Ni+Ni3S2)、(Fe+FeS)等多種低熔點共晶成分,這些共晶體將導(dǎo)致兩者之間的焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋。焊縫中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%~1.1%時,焊縫組織呈粗大的α單相組織,抗裂性很差;隨著鐵含量的增加,焊縫逐步變?yōu)椋é?ε)雙相組織,特別當(dāng)Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%~43%時,焊縫抗裂性最好[2]

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