［责任编辑：周娜］
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（上接第 170 页）4 UNS C70600 焊接工艺评定
4.1 母材 工 艺 评 定 用 母 材 为 UNS C70600 （Φ88.9 ×7.62），UNS C70600
（Cu90-Ni10）是一种典型的 ωNi10%铜-镍 合 金 ，在 ASME 中 ，属 于 PNO.34。 4.2 焊材
【关键词】铜镍合金；焊接性；焊接工艺
1 铜镍合金的应用
铜镍合金，俗称白铜，以其独有的特点，主要应用于火力发电、核 电、造船、海水淡化行业和海洋工程等行业的冷凝管，在核电和火力发 电行业，铜镍合金冷凝管受到了代替钛管和不锈钢管的挑战；但是在 造船、海水淡化行业和海洋工程等工程中，铜镍合金冷凝管仍然保持 着巨大的应用潜力，具有不可代替性。 相关资料表明，在海水流速大的 地方，有高耐海水腐蚀的材料分别为不锈钢、蒙乃尔合金和铜镍合金。 双相不锈钢也具有很好的抗腐蚀性，但是其导热系数约为铜镍合金的 38%。 蒙乃尔合金价格太贵，采用的价值不高。 铜镍合金材料是制造海 水管系的常用材料，但铜镍合金材料寿命有限，需定期更换。
根 据 UNS C70600 的 化 学 成 分 ，采 用 ECuNi-B（焊 条 ）和 ERCuNi （焊丝）。 4.3 焊接工艺参数
工艺评定工艺参数如表 1 所示。
表 1 焊接工艺参数
层/道
焊接方 法
填充金属 类别 直径(mm)
打底 1/1 GTAW ERCuNi
2.0
填充 2/2 GTAW ERCuNi
焊 （GTAW ）和 手 工 焊 条 电 弧 焊 （SMAW ）。 3.2 焊材选
1）焊丝和焊条选用 根据以上对铜镍合金的焊接性分析， 铜镍合金本身不含脱氧元 素，为了避免气孔的产生，故一般选用含微量 Si、P 或 Ti 等脱氧剂的焊 材。 2）保护气 从经济的角度出发，为了保证焊缝质量，避免焊缝中产生气孔，钨 极氩弧焊（GTAW）采用纯氩保护。 若需加大保护气的穿透 力 ，增 大 焊 缝熔深，可以加入适量氮气。 本文中选用氩气。 3.3 焊接工艺 1）焊前准备 由于铜镍合金的润湿性较差， 故 建 议 尽 量 采 用 单 边 30～35°的 坡 口角度。 由于铜镍合金的屈服强度比较低，线膨胀系数较大，故焊接时 会产生较大的横向收缩变形，使装配间隙缩小，甚至变为零，对焊接单 面焊双面成型造成较大的困难。 故焊前应保证足够的装配间隙，必要 时， 可以采用定位块的方式来保证装备间隙。 建议装配间隙为 3～ 4mm。 2）定位焊
● 【参考文献】
［1］EASA AMC 25 . 1309. ［2］EASA AMC & G M 21A. 3. ［3］FAA AC 25 . 1309 - 1A System Design and Analysis. ［4］SAE ARP 4754. Certification Considerations for Highly - integrated or Complex Aircraft Systems. ［5］SAE ARP 4761. Guidelines and Methods for Conducting the Safety Assessment Process on Civil Airborne Systems and Equipment ［6］SAE ARP 4761. Safety Assessment of Aircraft in Commercial Service.
2012 年 第 29 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○机械与电子○
科技信息
UNS C70600 铜镍合金焊接工艺
严连菊 1 傅存海 2 （1.中国核工业第五建设有限公司 中国 上海 201512；2.中铁隧道集团三处有限公司 广东 深圳 518520）
【摘 要】本文主要分析了铜镍合金的焊接性、焊接过程中易产生的缺陷，和工艺焊接性方面的施焊难点，结合实际施焊过程，总结了铜镍 合 金 焊 接 过 程 中 的 手 工 钨 极 氩 弧 焊 （GTAW）和 焊 条 电 弧 焊 （SMAW）的 施 焊 技 巧 和 参 数 。 通 过 对 铜 镍 合 金 （UNS C70600）手 工 钨 极 氩 弧 焊 （GTAW）和焊条电弧焊（SMAW）工艺评定试验，验证了焊接技巧和焊接工艺参数的合理性和适用性，并归纳出了获得优质 Cu-Ni 合金焊接接 头的焊接注意事项。
2.0
填充 3/3 SMAW ECuNi-B
3.2
7-10 SMAW ECuNi-B
3.2
电特性
类型 & 极性 电流/A
DCEN
100-120
DCEN
120-140
DCEP
80-115
DCEP
80-110
电 压 /V 11-14 11-15 22-25 22-25
4.4 力学性能检测 根据 GB50236 的要求，对焊缝进行拉伸试验和弯曲试验 ， 对面弯
和 背 弯 试 样 根 据 GB/T232-2010 经 过 180°弯 曲 后 ，无 裂 纹 产 生 ，符 合 标准要求。 常温拉伸后，试样分别断在熔合线和母材处，抗拉强度均大 于母材，分别为 325MPa 和 335MPa，符合标准要求。
5 现场焊接建议
由于白铜的特殊性，作为一种有色金属，通常的焊接方法一般是 气焊，手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊应用较少，加之其独特的焊接性， 存在一下焊接难点。 为保证焊接质量，提出以下建议： 5.1 培养具有有色金属焊接能力的焊工，并通过相应资质考核。
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填丝法，即焊丝从坡口底部送进，利用电弧热将焊丝熔化。
收弧时，焊至焊件末端时，应减小焊枪与焊件的夹角，让电弧热集
中在焊丝上，加大焊丝熔敷量，以填满弧坑。 停弧后，氩气延时 10S 左
右关闭，防止熔池在高温下被氧化。
焊缝接头时，应先检查弧坑处的焊缝质量，确保焊缝没有氧化皮
和其他缺陷。 起弧时，应在弧坑右侧 15~20mm 处，慢慢移动，待弧坑慢
2 铜镍合金焊接性分析
2.1 焊接性介绍 焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接
材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易 程度。 可分为工艺焊接性和使用焊接性，铜镍合金中，镍可以无限固溶 于铜，具有单一的 α 相组织，在加热和冷却过程中不存在相变，故不存 在淬硬倾向，焊前也不需预热。 有较高的塑性和韧性，故冷裂纹倾向较 小。 总体而言，铜镍合金的焊接性相对良好，但也存在一些难点。 2.2 焊接难点分析
对于持续适航阶段造成或可能造成不利影响的故障、失效、缺陷 或不利于飞机或机队适航安全的信息进行分析，借用工程经验以及采 用适航风险分析方法对信息进行分析评估，以科学的方法确定不安全 状态是非常重要的。 不安全状态的确定,主要给生产制造商针对不安 全状态制定纠正措施、 颁发服务通告 （SB）， 以及局方颁发适航指令 （AD）提 供 依 据 ， 确 保 航 空 器 的 适 航 风 险 水 平 在 可 接 受 的 范 围 内 ， 同 时 也为飞机设计提供很好的输入。 科
6 结论
通过对白铜焊接性的分析和工艺试验，得出以下结论：
6.1 白铜焊接性较好，焊前不需预热，但为
了提高铜水的流动性和焊缝成形， 可进行
气体流量/L/min 焊接速 度/cm/
正面 背面 min
15-25 15-25 5-7
150℃ 预 热 。 6.2 白铜焊接时，容易产生气孔、热裂纹和 变形。 6.3 针对白铜的焊接性， 通过试验制定了
15-25 / /
15-25 / /
6-8 7-10 7-10
合理的焊接工艺参数和预防气孔、 热裂纹 和焊接变形的预防措施， 焊前保证焊缝周 围清洁度，严格遵守工艺纪律，控制保护气 体流量，焊条的烘培温度，控制单层焊缝厚
度等。
6.4 根据 GB50236 进行了工艺评定试验 ，对 UNS C70600Φ88.9×7.92
1）由于其线膨胀系数比较高，故焊接时较容易出现变形和较大的 焊接内应力。
2）焊接接头的热裂纹倾向较大。 3）由于铜镍合金导热率较大，焊缝冷却速度过大，焊接容易出现 气孔，主要是氢致气孔和氧化反应气孔。 4）焊接过程中容易出现热脆性和结晶裂纹。
3 铜镍合金焊接工艺
3.1 焊接方法 综合考虑现场施工情况和对焊接质量的要求，采用手工钨极氩弧
焊条角度应尽量保持在 80~90°之间。
在焊完一层进行下一层焊接前，应用不锈钢丝或铜丝刷或铝基砂
轮必须仔细清理焊道表面的氧化膜、飞溅、焊渣等其他影响焊接质量
的杂质。
由于铜镍合金强度低，比较软，在采用砂轮打磨缺陷时容易将缺
陷密实，不易判断缺陷和辨别缺陷是否已清除，故在焊厚壁管时，为了
保证焊接质量，应在焊缝厚度达到适当位置后进行无损检测。 对焊缝
定位焊焊丝应和正式焊缝所用焊丝一致，定位焊焊缝厚度和数量 应尽量少。 定位焊焊缝不得超过正式焊缝厚度，不允许有任何焊接缺 陷。 在打底焊时，定位焊必须完全熔化。
3）打底焊 打底焊采用 GTAW，焊接应尽量采用小规范。 打底焊前，应先对管 子进行背面充氩，并尽量保证管内氧含量小于 0.5%。 避免焊接时产生 气孔或焊缝被氧化。 焊接过程中，当背面焊缝不受电弧影响时，方可停 止背面保护。 对于直径较大的管材，打底焊采用对称打底法（打底焊顺 序见图 1），以避免变形。 直径较小的管材，可以采用和填充焊一致的 焊接顺序（填充焊顺序见图 1）。
慢熔化形成熔池后，继续填丝焊接。
4）填充焊
填充焊顺序如图 1 所示。 为了避免将打底焊道烧穿，建议待氩弧
层厚度达到 3~4mm 后采用手工焊条电弧焊。
手工焊条电弧焊时，根据焊条的药皮特性，选择直流反接，以增加
电弧的稳定性。 焊接过程中应采用短弧焊，窄焊道，即焊缝宽度不易超
过 3 倍焊芯直径，焊缝厚度不易超过 3mm，为了达到优良的保护效果，