铜管承插钎焊连接施工工法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103600147 A(43)申请公布日 2014.02.26

(21)申请号 201310499170.4(22)申请日 2013.10.22

(71)申请人重庆建工第三建设有限责任公司

地址400030 重庆市渝中区袁家岗1号申请人重庆建工集团股份有限公司(72)发明人蒋红庆 李陵 秦天国 夏攀

刘敏(51)Int.Cl.

B23K 1/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页权利要求书1页 说明书5页

(54)发明名称

铜管承插钎焊连接施工工法(57)摘要

本发明公开了一种铜管承插钎焊连接施工工法，包括以下步骤，a焊前清理和检验；b承插接头安装，确定焊炬、焊嘴和燃气；c火焰调节以及预热；d焊接；e焊后处理。本发明通过规范的施工工法对铜管承插钎焊进行了详细的完善，施工人员可根据本发明提供的技术方案进行操作，对施工人员的技术要求没有太大的要求。

CN 103600147 ACN 103600147 A

权 利 要 求 书

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1.铜管承插钎焊连接施工工法，其特征在于：包括以下步骤，a焊前清理和检验；b承插接头安装，按施工要求确定焊炬、焊嘴和燃气；c火焰调节以及预热；d焊接；e焊后处理；步骤b中的承插接头的承插长度在5～15mm，长度控制方法：将直管段插入到接头底部，在承插碗的碗口作标识线；然后将铜管缓慢提起，用钢直尺测量直管端面与承插碗底的距离控制在5～8mm内；在步骤c中氧气与液化石油气的体积比大约为3:5，内焰温度约为2000℃左右，外焰中部温度约为850℃左右，外焰端部温度约为450℃左右;氧气供气压力控制在0.4～0.8Mpa，液化石油气供气压力控制在0.05～0.09MPs。

2.根据权利要求1所述的铜管承插钎焊连接施工工法，其特征在于：所述步骤b中待焊接的铜管外经≤20mm时，其钎缝宽度为0.03～0.4mm；铜管外经为20～50mm时，其钎缝宽度为0.03～0.5mm；铜管外经≥50mm时，其钎缝宽度为0.05～0.6mm。

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CN 103600147 A

说 明 书

铜管承插钎焊连接施工工法

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技术领域

[0001]

本发明属于焊接领域，具体涉及铜管承插钎焊连接施工工法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，人们的物质生活水平不断提高，对水质的要求也越来

越高，特别是医院、酒店、学校等公共设施对对给水管道的材质有严格的要求，而铜管确保给水质量是较好选择，但铜管接头焊接是影响水质的关键，因此，我们对铜管承插钎焊连接施工方法进行了深入研究，认为其通用性广、工艺过程较简单，但手工操作，加热温度、时间难以把握，因此对操作人员的操作技巧、熟练程度受人为因素影响较大。

[0002]

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的不足提供一种操作规范的铜管承插钎焊连接施工工法。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：铜管承插钎焊连接施工工法，包括以下步骤，a焊前清理和检验；b承插接头安装，按施工要求确定焊炬、焊嘴和燃气；c火焰调节以及预热；d焊接；e焊后处理；步骤b中的承插接头的承插长度在5～15mm，长度控制方法：将直管段插入到接头底部，在承插碗的碗口作标识线；然后将铜管缓慢提起，用钢直尺测量直管端面与承插碗底的距离控制在5-8mm内；在步骤c中氧气与液化石油气的体积比大约为3:5，内焰温度约为2000℃左右，外焰中部温度约为850℃左右，外焰端部温度约为450℃左右;氧气供气压力控制在0.4~0.8Mpa，液化石油气供气压力控制在0.05~0.09MPs。上述工法具有以下优点：整个施工工法规定了每个步骤中着重点，对施工人员理解和使用本工法有很大的通识性，施工人员只需按照本发明的技术方案一步一步进行操作即可完成铜管承插的焊接；1、钎焊温度比焊件熔点低，钎焊后材质及机械性能变化小，应力及变形小；2、钎焊适用范围广，可以任意组合金属材料、金属与非金属材料；3、钎焊接头可以拆开，重复进行钎焊；4、液化石油气作可燃气体比乙炔更经济，燃点比乙炔高，用液化石油气更安全；5、钎焊接头的强度比熔焊低，因此采用承插接头型式来提高承载能力；6、承插接头的装配质量控制要求高。

[0005] 作为本发明技术方案的进一步限定，为了更好的适应不同规格的铜管焊接要求，步骤b中待焊接的铜管外经≤20mm时，其钎缝宽度为0.03～0.4mm；铜管外经为20～50mm时，其钎缝宽度为0.03～0.5mm；铜管外经≥50mm时，其钎缝宽度为0.05～0.6mm。具体实施方式

[0006] 本工法所用到的工具有：

序号123

工具、设备名称切割机具打磨用砂纸有机清洗液

规格型号

100号丙酮、酒精、汽油或三氯已烯

3

单位

台张升

CN 103600147 A

456789101112

空气压缩机吹扫设备打磨机具冷却水及水箱水平检测工具液化石油气氧气

气体焊接设备焊炬焊嘴

说 明 书

10MPa，1.0m³/min

水平仪或水准仪

H01-2、H01-6、H01-12

#单孔1~3#梅花2~4、

套

台个台罐罐套套个

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铜管承插接头钎焊各步骤操作要点:1、焊前清理:焊前清除铜管表面及接合处的油污、氧化物、毛刺及其杂物，保证铜管端部及接合面的清洁与干燥，还需要保证钎料的清洁与干燥。铜管表面的油污可用丙酮、酒精、汽油或三氯已烯等有机溶液清洗，对于小型复杂或大批零件可用超声波清洗。[0007] 2、检验：经过清洁工序后仍有可能因处理工序不佳或储存方式不正确而使铜管表面沾有油污或水份，因此在接头装配和焊接前仍需要以目测铜管表面的清洁度和干燥度，若发现铜管不干净、潮湿或被氧化，应挑出来重新处理方可焊接。此外，钎料被污染应放弃使用或洁净处理后再使用。[0008] 3、承插接头安装：承插接头安装首先进行调直，在现场施工时可用简易固定装置固定铜管调整铜管与承插接头轴向偏差。高处连接管网时，应先安装固定支架再利用固定支架对铜管进行调直固定，固定后管内应将接头表面清理干净。承插接头安装要点：1.承插长度，一般铜管的承插长度在5-15mm，承插管长度过短易使接头强度不够（承插长度控制方法：将直管段插入到接头底部，在碗口作标识线；然后将铜管缓慢提起，用钢直尺测量直管端面与承插碗底的距离控制在5-8mm内。）

4、钎焊间隙：钎焊间隙的大小直接影响焊接质量，间隙过大会破坏毛细作用而影响钎料在钎缝中的均匀铺展，过大的间隙也会在受压或振动下引起焊缝破裂现象；间隙过小会防碍液态钎料的流入，使钎料不能充满整个钎缝使接头强度下降；间隙不均匀会妨碍液态钎料在钎缝中的均匀铺展，从而影响钎焊质量。承插接头须保证均匀的钎缝间隙，不同管径的间隙控制见下表。

[0009] 钎缝间隙

铜管外径≤DN20DN20~DN50≥DN50钎缝宽度0.03~0.4mm0.03~0.5mm0.05~0.6mm

操作要点：安装接头时，以的铜管经向选四个测量点，用游标卡尺测量间隙。[0010] 5、铜管的轴向偏差：铜管轴向偏差控制直接影响接头焊缝间隙和管道的整体平直度。操作要点：以接头径向按90°夹角确定两条轴向标识线，然后在距接头一定距离，用激光标线仪测量标识线，以两条标识线均在一条直线上为合格。[0011] 6、焊炬及焊嘴选择：使用通用焊炬进行钎焊时，最好使用多孔喷嘴（梅花嘴），此时得到的火焰比较分散，温度比较适当，有利于保证均匀加热。[0012] 7、可燃气体选择：焊接气体由助燃气体（氧气）和可燃气体（液化石油气）两部分组成，液化石油气的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）及一定量的丙烯（C3H6）和丁烯（C4H8）等碳氢化合物。选用液化石油气作可燃气体比乙炔更经济，由于燃点比乙炔高，因此选用液化石油气更安全。[0013] 8、火焰调节：铜管承插接头钎焊使用中性焰。首先打开液化石油气气阀，点火后缓

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说 明 书

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慢调大氧气阀门直到内焰与焰心重合为中性焰。氧气与液化石油气的体积比大约为3:5，内焰温度约为2000℃左右，外焰中部温度约为850℃左右，外焰端部温度约为450℃左右。（经现场对焰心、火焰中部和端部温度测试）氧气供气压力控制在0.4~0.8Mpa，液化石油气供气压力控制在0.05~0.09MPs。[0014] 9、预热加热：预热时焊嘴距工件大约15cm左右，此时温度控制在400~500℃之间，预热时应转动接头并同时沿铜管轴向缓慢来回移动以保证接头处受热均匀。[0015] 10、钎焊连接：铜管焊接时先把钎料置于火焰下稍微加热并沾上熔剂，用火焰的外焰将熔剂熔化，待熔剂熔化后，用中性焰焊接，为保证接头均匀加热，焊接时使火焰沿铜管轴向移动，保证插口和附近10mm范围内均匀受热。倒立焊时，下端不宜加热过时间过长，因为下端铜管温度太高，会导致液态钎料因重力作用而向下流失。[0016] （1）铜管与钎料的熔点和温度变化

1）磷铜钎料在640~810℃熔化，银钎料在710~793℃熔化，铜管1080℃熔化。[0017] 2）铜管的色温标准：550℃暗褐色 700~800℃红色 900℃橙色 1000℃黄色

（2）操作要点：1）管壁厚度不同时应着重对厚壁加热；2）先加热插入接头中的铜管，使热量传导至接头内部。[0018] 加入钎料：当铜管和承口被加热到焊接温度时呈暗红色时开始加入钎料，加入时钎料需从火焰的另一侧加入并沾上熔剂，用火焰的外焰将熔剂熔化。[0019] 钎料从火焰的另一侧加入，有三个原因。[0020] （1）为防止钎料直接受火焰加热温度过高使钎料中的磷被蒸发影响焊接质量。[0021] （2）可检测接头部分是否均匀达到焊接温度。[0022] （3）钎料从低温侧向高温润湿铺展，低温处钎料填缝速度慢，所以让钎料在低温处先熔化、先填缝，而高温侧填缝时间要短些，这样可使钎料不致于在低温处填缝不充分而高温侧填缝过度而流失。[0023] 11、加热保持：当观察到钎料熔化后，用中性焰焊接，焊接时焊嘴距工件的距离为10cm左右，此时火焰温度控制在800℃左右，等钎料填满间隙后，焊炬慢慢移开接头，继续加入少量钎料后再移开焊炬和钎料，加热时间力求最短，每条焊缝一次连续焊完不得中断。[0024] 12、冷却作业：为防止余热使非耐热部份的温度上升，钎焊完成后，可将钎焊部品浸入水中或淋水进行冷却，使温度降至室温。[0025] 13、焊后处理：焊后应清除焊件表面的杂物，以防止表面被腐蚀而产生铜锈。如果条件允许可让管材在氮气的氛围中冷却，防止高温的铜管在冷却过程中被氧化。操作要点：

1）观测检查钎焊部位，不应有气孔、夹渣、未焊透、搭接未溶合等，发现有缺陷进应清除重焊；

2）去除表面的焊剂和氧化膜；3）水冷却的部件必须用气枪吹干水份；4）加工好的部件要定置摆放，避免碰伤、受压损坏。[0026] 5）连接好的半成品管道存放、搬运时，承力点不能在接头处以避免接头受力损坏。[0027] 14、补焊处理：补焊是针对钎焊接头有缺陷的现象采取的一种补救措施，但不是所

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说 明 书

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有有质量缺陷的接头都能采用补焊。[0028] （1）不能采用补焊的几种接头

1）已经过烧的接头。 2）接头处的铜管已经熔蚀。[0029] 3）接头处开裂现象严重（一般大于2mm）

4）已经补焊过一次的接头。[0030] 5）接头处的铜管已经严重变薄。[0031] （2）能采用补焊的几种接头

1）接头间隙部分未填满。[0032] 2）钎料只在一面填缝，未完成圆角，钎缝表面粗糙。[0033] 3）钎缝中有杂质（清除钎缝后重焊）

4）有泄漏现象（未补焊过）5）焊缝有气孔6）接头部位及外套管壁焊瘤太大（超过2mm），需用外焰进行加热而且方向要向焊口处拨动。

[0034] （3）操作要点

1）对于壁厚大于0.5mm的铜管，采用普通的铜磷钎料进行补焊；2）对于壁厚小于0.45mm的铜管，采用含银钎料进行补焊；3）泄漏部位除去周围的可燃物；4）彻底清洁需要钎焊的泄漏部位，如有氧化膜，可用砂纸轻轻打磨；5）用湿布冷却钎焊部位，注意水不能溅到电气和隔热材上；6）用含有热水的布将钎焊部位的焊剂清除干净，如有必要，用砂纸清除氧化膜。[0035] 质量控制

（1）焊后检验：1）焊缝接头表面光亮，填角均匀，光滑圆弧过度。[0036] 2）接头无过烧、表面严重氧化、焊缝粗糙、焊蚀等缺陷。[0037] 3）焊缝无气孔、夹渣、裂纹、焊瘤、管口堵塞等现象。[0038] 4）管道横平竖直、接头无偏心或轴线偏移。[0039] 5）部件焊接成系统后，进行气密试验时，焊缝处不允许有液体泄漏。

[0040] （2）焊工技能：

钎焊操作人员必须持有劳动安全监察部门核发的《特殊工种操作证》及《气体焊接技能操作证》才能进行钎焊操作。[0041] （3）平直度检测：

根据现场实际情况可选测拉线检测、水平仪检测或激光检测仪等手段进行管道平直度检测。

[0042] （4）检漏方法：

1）气体压力检漏

给焊后的管道充0.5MPa以上的N2或干燥空气，然后对钎焊接头喷洒中性的洗涤剂，观察10秒钟内有无气泡产生，若有气泡产生则判为泄漏，需补焊或重焊。

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说 明 书

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2）液体压力检漏

给焊接管道中灌水加压至试验压力0.9MPa，观测10min，压力降不应大于0.02 Mpa，然后降到工作压力0.6 MPa进行检查，擦干焊接处观察是否有渗漏，若有水渗出则判为渗漏，需补焊或重焊。

[0044] 钎焊后应立刻检查焊缝是否饱满、圆滑、填缝是否充分，是否有氧化、焊蚀、气孔、夹渣、漏气及焊堵塞等现象，若检查发现有异常，则进行异常处理。[0045] 安全措施

1）检查焊具、气管、焊剂瓶、点火器等，保证其完好；2）用发泡剂检查钎焊工具各连接部位是否有泄漏；3）焊工须按规定穿戴劳动保护用品，不能穿戴油污的工作服、手套；4）点火时切勿将喷口朝向他人或自己，且焊接地点周围要进行清理，严禁摆放可燃物；

5）作业完成后，必须关闭液化石油气和氧气的阀门；6）燃气瓶安全装置必须齐全，并保持洁净；7）液化石油气和氧气管道上使用的压力表，必须经校检合格，且在有效期内；8）钎焊应在的加工场地进行，加工场地应有必要的通风条件或设备，并配备充足合格的灭火器等消防设施；

9）高处作业时必须栓挂安全带，并有人旁站监护。[0046] 环保措施

1）废料在现场设置集中存放，并由专人负责外运处置。[0047] 2）钎料、熔剂、有机溶液等废弃物，设置专用库房进行保管，定期交有资质的部门处置或由厂家回收。[0048] 效益分析

1）经济效益：使用液化石油气代替乙炔气体，安全性高、使用方便、成本低。按照本铜管承插接头钎焊施工方法实施钎焊，保证了铜管接头连接质量，避免了大面积返工，降低了材料的消耗。[0049] 2）社会效益：该施工方法保证了铜管钎焊连接安装的外观质量，保证铜管的输送功能，有效的降低了管道对所输送流体的污染，保证了重要设施的供水安全。[0050] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

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