铜及铜合金焊接施工工艺标准

铜及铜合金焊接施工工艺标准

1 适用范围

本工艺标准适用于紫铜钨极氩弧焊、黄铜的氧乙炔焰焊以及紫铜、黄铜的氧乙炔焰钎焊。 2 施工准备 2.1 规范性引用文件

下列标准适合的条款通过本标准引用则构成本标准的条文，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》 《铜及铜合金焊条》 《铜及铜合金焊丝》 《铜基钎料》 《银基钎料》 《纯铜板》 《拄制铜管》 《挤制铜管》

HGJ223 GB/T3670 GB9460 GB6418 GB10046 GB2024 GB2041 GB1527 GB1528 GB1529 GB1530

《黄铜板和带》

《拄制黄铜管》 《挤制黄铜管》 2.2 材料

2.2.1 工程中应优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊接材料

2.2.2 工程中选用的母材和焊接材料必须具有质量证明书或合格证，无质量证明书的材料不得使用，对质量证明书或合格证中的数据有怀疑时应进行必要的检验。 2.2.3 用于压力容器受压元件的铜及铜合金应为退火状态。 2.2.4 母材和焊接材料应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。

2.2.5 施工中应按设计要求或国家现行的标准、规范中的规定选用焊丝、钎料、焊剂、钎剂。 2.2.6 如果选用未列入国家标准的母材或焊接材料，应对该材料按国家有关标准进行复验，并提出满足设计要求的焊接工艺试验资料。

2.2.7 手工钨极氩弧焊使用的氩气纯度不应低于96.96%，并符合GB4842《氩气》的规定，焊接或钎焊使用的乙炔气纯度不应低于96.5%，氧气纯度不应低于99.2%。 2.2.8 焊丝、焊剂、钎料、钎剂选用参考表

2.3 作业人员：焊工、管道工 2.4 焊接设备及工具

2.4.1 手工钨极氩弧焊应采用直流正接并选用性能稳定且应附 有高频引弧和电流衰减装置及满足工艺要求的其它设施。

2.4.2 氧乙炔焰焊接和钎焊时应根据工件状况选用合适型号及咀头的焊枪。 2.4.3 根据工件及焊丝清洁度的要求配备角向砂轮机，不锈钢丝刷及砂布等。 2.5 施焊环境

焊接场所应保持清洁，当焊接、钎焊区域出现下列情况之一，且无有效防护措施时应停止焊接、钎焊作业：

①气温低于5℃

②钨极氩弧焊时风速＞2m/s ③雾、雨、雪环境

3 施工工艺流程

3.1 工艺操作过程 3.1.1 编制焊接工艺评定

3.1.1.1 施工单位应根据设计文件要求进行焊接工艺评定，如设计文件没有明确规定评定所要执行的标准时，焊接工艺评定可按HGJ223《铜及铜焊接及钎焊技术规程》的要求进行。 3.1.1.2 依据评定合格的焊接工艺编制焊接工艺指导书并下发至施工焊接人员。 3.1.2 焊工考试

焊工考试依据设计文件要求的标准执行，如设计文件没有明确规定可以依据《锅炉压力容器压力管道焊工考试规则》或HGJ223《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》焊工考试章节要求执行。 3.1.3 组对与定位焊接

3.1.3.1 焊接坡口形式的选用及尺寸应符合设计及相关标准的要求。

3.1.3.2 坡口加工应采用机械方法或等离子切割，若使用等离子切割，切割后的母材表面应打磨平整、无凹槽。

3.1.3.3 焊接坡口及边缘两侧20mm范围内及所用的焊接材料应用丙酮或四氯化碳等有机溶剂清除油污、氧化膜及其他赃物，经过清理后的母材和焊接材料放置时间不得超过24小时。并应妥善存放和保管，防止被重新氧化和污染。 3.1.4 表面清理

3.1.4.1 机械法：用砂布、不锈钢丝刷、角向砂轮机等进行清理直至露出金属光泽。

3.1.4.2 化学法：可用30%硝酸水溶液浸蚀2-3分钟，然后用水冲净，擦干，也可使用盐酸、硫酸等水溶液或混合液清洗，经酸洗后的焊件或焊丝要用清水或热水反复冲洗干净，并使其完全干燥后方可使用。

3.1.4.3 清理后的钎焊表面不得太光滑或太粗糙，以保证钎焊表面良好结合和钎料的顺畅流通。 3.2 焊接方法及参数的选择

3.2.1 铜管的焊接应尽可能的采用转动焊，铜板的焊接应尽量采用平焊位置。 3.2.2 手工钨极氩弧焊的工艺要求 3.2.2.1 钨极氩弧焊应采用直流正接；

3.2.2.2 焊前将铜焊剂用无水酒精调成糊状，涂敷在坡口或焊丝表面，并及时焊接；

3.2.2.3 当焊接壁厚大于3mm的焊件时，焊前应对坡口两侧50～150mm范围内进行均匀予热，予热温度为350～550℃，壁厚小于3mm时，可根据环境温度、焊件尺寸等综合因素决定是否予热； 3.2.2.4 应使用与母材同材质的引弧板和熄弧板；

3.2.2.5 焊接过程中如发生夹钨现象或产生焊接变形引起错边时，应及时停止焊接，经修整后再进行焊接；

3.2.2.6 进行予热或多层焊接时，焊前及层间应将焊接部件氧化层清除干净后再进行焊接。 3.2.2.7 钨极氩弧焊推荐工艺参数（紫铜）

3.2.3 黄铜氧乙炔焰焊接工艺要求

3.2.3.1 黄铜氧乙炔焰焊接时应采用轻微氧化焰并采用左焊法。

3.2.3.2 予热温度应视环境温度、焊件大小、焊件厚度等情况决定，当焊件厚度小于5mm时可不予热，焊件厚度为5—15mm时予热400—500℃；焊件厚度大于15mm时应予热550℃，随着焊件厚度的增加，焊接过程中也要考虑对焊件进行予热。

3.2.3.3 焊接前应将一定长度的焊丝加热，并将加热的焊丝放入铜焊粉中蘸上一层然后进行焊接。 3.2.3.4 焊接时不应使焊缝过热、焰心尖端与焊件距离为3—5mm为宜，厚壁焊件应两边摆动加热，使基本金属表面轻微的完全熔化，熔深不宜超过1.5mm。

3.2.3.5每条焊缝应一次连续焊完，尽可能不间断，在保证质量的前提下尽量提高焊接速度。多层焊接时应采用多层单道焊，底层应选用细焊丝，其它各层应选用粗焊丝以减少焊接层数，各层接头应错开。 3.2.3.6 异种或不等厚度黄铜焊接时，火焰应偏向熔点较高或较厚一侧，以保证两侧熔合良好。 3.2.3.7 焊缝应按设计规定进行焊后热处理，热处理加热范围应以焊缝中心线为基准，每侧应不小于

3倍焊缝宽度。

3.2.3.8 焊缝热处理前应采取措施，避免由于热处理造成焊件变形。

3.2.3.9 热处理规范应按设计要求执行，若设计没有明确规定时应按下面要求： （1）按焊接工艺评定确定。

（2）消除应力退火400—450℃；软化退火550--600℃；恒温时间：每毫米壁厚2—3分钟，然后缓慢冷却。

3.2.4 钎焊工艺

钎焊宜采用向下漫流位置进行施焊。 3.2.4.1 银钎焊工艺

（1）银钎焊时应采用碳化焰，钎焊时应将火焰中层与焊件接触，并做不停的相对运动，使焊件温度均匀上升，并且受热速度快、时间短。

（2）钎焊时，可将钎剂用酒精调成糊状刷在焊件表面，也可将钎料沾上钎剂与钎料一起熔入。 （3）钎料可采用气状或丝状，预先塞入焊件内，也可边焊边加钎料的方法。

（4）钎焊完毕，必须待焊件冷却到300℃以下才允许移动或校正，否则会降低接头强度，甚至产生裂纹。

3.2.4.2 黄铜钎焊工艺 （1）黄铜钎焊时采用中性焰；

（2）钎焊时可将钎剂用无水酒精调成糊状刷在焊件表面，焊接过程中如需加钎剂时可用焊丝边沾边焊； （3）钎焊后的焊缝可在空气中缓冷，待焊件冷却至300℃以下时方可移动。 3.2.4.3 锡钎焊工艺

（1）锡钎焊应采用轻微碳化焰，禁止内焰与钎焊件表面接触。 （2）锡钎焊接头应先进行挂锡，挂锡应符合下列规定：

①铜件锡钎焊应采用清洁的氯化锌饱和溶液作为钎剂；

②焊件应予热至100℃左右，先刷一层钎剂，挂锡温度应保持在270-300℃之间，不宜过高，挂锡

前应先将锡液表面氧化膜清除干净。

③焊件浸入锡槽要慢，在锡槽内浸着时间应视焊件大小而定，一般为2分钟，大型焊件不超过5分钟。

④挂锡表面在未凝固时，应用碎布将其擦成均匀一薄层，待冷却至80℃以下用热水冲洗干净。 ⑤锡层挂着不良时，应用铲刀铲除缺陷处的氧化物及污物，重新加钎剂进行补锡，如温度太低，可用焊炬进行局部加热，待温度升至所需温度时进行手工挂锡。

⑥挂锡过程中应尽量避免焊件变形，影响装配间隙，挂锡后焊件表面应保持清洁，并应进行锡焊。 ⑦大型焊件、特殊焊件应拟定详细的工艺规程。 （3）锡焊应符合下列规定

①钎焊前接头先予热至100℃左右加入一次适量的钎剂；

②钎接接头应均匀加热至250℃左右，温度不宜过高，否则会引起挂锡层过烧，使锡焊不能进行，如发生锡层过烧现象应重新清理钎接表面。

③在焊缝中加入锡钎料时应浸透均匀，不应过量，且不应有气孔，管状焊件严禁钎料浸入管内。 ④锡钎料未完全凝固时，不应搬动或震动焊件。 （4）管板搪锡应符合下列规定：

①管板、管子接头处必须预先挂锡；

②管板予热至100℃左右先加入一次适量钎剂，管板的予热和搪锡应从管板的外围逐渐螺旋内移搪锡温度应控制在250℃左右。

③搪锡应分两次进行，第一次搪到1/3锡层厚度，搪后清洗干净，第二次再搪到图纸要求厚度。 ④搪锡应在锡钎料刚熔化或成煳状时填入管板，然后熔化渗入，不可成水滴状在高处浇滴。 ⑤第一层搪锡应特别注意质量，位于管子周围处的搪锡不应有小气孔以及未焊着等缺陷，如有缺陷应局部去除后才允许搪第二层。

⑥搪锡时不应将管子堵死或过热，搪锡面残留钎剂应在焊缝冷却到80℃以下时，才允许用热水冲刷清洗干净。

（5）钎焊后的表面处理

①焊件经钎焊并冷却后应除去氧化物、钎剂残渣以及多余钎料，防止焊缝（或接头）被污染和腐蚀。 ②钎焊后的表面可按下列方法合理选择。

焊件冷却到80℃以下时用热水冲洗，并用钢丝刷除去多余焊剂、溶渣； 焊件冷却至常温时用15%柠檬酸水溶液洗刷，并用自来水冲洗干净；

焊件自然冷却至常温时，用5%--10%稀硫酸或盐酸洗刷，并用自来水冲洗干净； 焊件自然冷却至常温时，用0.5%碱水中和氯化锌钎剂洗刷，并用自来水冲洗干净。 3.2.5 焊缝的返修

3.2.5.1 凡外观检查或无损探伤检验不合格的焊缝均应进行返修。

3.2.5.2 同一部位的焊缝返修次数不应超过两次，两次以上的返修应制定返修措施并经技术总负责人批准后方可进行返修。

3.2.5.3 热处理后的返修焊缝，返修后应重新进行热处理。

3.2.5.4 不合格的钎焊缝可进行局部返修或整体返修，缺陷严重者应将全部钎料熔化、拆开，经彻底清理后重新钎焊。

3.2.5.5 焊缝、钎焊缝返修后，仍应按原规定进行检验，并在质量证明书或交工资料中说明。 4 质量检验

4.1 焊接与钎焊检验工作应与工程施工同步进行，发现质量问题应及时纠正和处理。 4.2 焊缝的外观检查

4.2.1 焊缝必须百分之百进行外观检查。

4.2.2 焊缝外表面不允许有裂纹、气孔、未熔合和夹渣等缺陷，咬边深度＜0.5mm，咬边长度＜焊缝总长度的10%且＜100mm。

4.2.3 焊缝宽度以每边不超过坡口边缘2mm为宜。

4.2.4 单面焊缝根部内凹应≤0.2S（S为板厚）且小于0.5mm。 4.2.5 对接焊件组对应达到以下要求：

①管道焊件组对时应做到内壁平齐，其错边量不应超过管壁厚的10%且不大于1mm。 ②设备、容器的筒体、封头组对时允许错边量，纵焊缝应符合下列规定： 当壁厚S≤10mm时，b≤0.15S，且b≤1mm； 当壁厚S＞10mm时，b≤0.10S，且b≤2mm； ③环焊缝应符合下列规定： b≤0.20S，且b≤5mm

4.2.6 不等壁厚的筒体组对时，当厚度差大于3mm或管道内壁错边量超过4.4.5①条的规定时，应符合下图加工：

4.2.7 一般钎焊的接头型式为搭接或插接：搭接或承插长度按设计要求，若设计无要求时，其长度应不小于4倍薄板的厚度。

4.2.8 钎焊接头的装配间隙应均匀，不应歪斜和卡死：锡钎焊间隙为：0.12～1.2mm；银铜钎焊间隙为：小焊件为0.1～0.3mm，大焊件为0.2～0.5mm。

4.2.9 焊件组对时的定位焊所用的焊接材料、工艺措施应与正式施焊相同，当定位焊发现裂纹、气孔等缺陷应清除干净，重新进行定位焊。 4.3 无损探伤

4.3.1 无测方法及合格标准应按设计规定执行，当设计无规定时，应按下列要求进行： 4.3.1 压力容器按GB150-98规定。

4.3.2 其余设备和管道按《工艺管道工程施工及验收规范》GB50235。《现场设备工艺管道焊接工程施工及验收规范》GB50236。《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》SH3501执行。 4.3.3 缝内部缺陷的无损检测应优选用射线探伤方法，且符合国家现行的JB4730《压力容器无损检测》的规定。

4.3.4 无损探伤检验应在焊接完成24小时后进行，且焊缝必须经外观检查合格； 4.4 其他参见《通用部分工程施工工艺标准》。 5 成品保护

5.1 焊缝完成后严禁敲打、碰砸焊缝及热影响区，对装有仪表、调节阀等区域应遮挡保护。 5.2 严禁在近缝区点焊临时支架。

5.3 凡在管道附近应进行切割作业时应及时挡护，杜绝切割残渣、氧化物伤及管道和焊缝。 5.4 严禁利用已完成的管道做支吊点。 6 职业健康安全和环境管理 6.1 施工过程危害辩识及控制措施

表6.1 施工过程危害辩识及控制措施

6.2 环境因素识别及控制措施

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