钢衬铜管钎焊问题的解决

【摘 要】最近几年铜管价格一直处于比较高的价位，为了降低生产成本，很多企业开始使用钢衬铜管来代替铜管，本文通过对钢衬铜管钎焊质量的分析，提出了钢衬铜管焊接的解决方案。本文对指导钢衬铜管的焊接具有一定的指导意义。

【关键词】钢衬铜管；钎焊

0.背景

最近几年铜管价格高居不下，为了降低生产成本，很多企业开始使用钢衬铜管来代替铜管，2010年10月份开始我们也开始队钢衬铜管进行了相关试验，焊接采用的是18%银钎料，此钎料的特点是：钎料熔化后能够跟钢很好的熔合在一起，不会产生脆性物质，拉伸及耐压试验都合格。但钎料的熔点相对比较高，流动性差，焊接难度比较大，同时焊接成本也相对比较高。为此我们对低温钎料的焊接性能进行了相关试验。

1.产品介绍

钢衬铜管是采用金属复合技术，在基管1（双层卷焊管）或基管2（精密无缝钢管）内外表面包覆一层铜，并使他们之间形成原子间的结合，表面覆盖层随基体钢管作变形加工而不会分离脱落。基管1的钢衬铜管内表面镀层≥3μm外表面镀层应≥15μm，基管2的钢衬铜管内表面镀层≥10μm外表面镀层应≥15μm。

2.焊接性能分析

2.1焊接外观质量分析

对于铜套钢采用低温钎料焊接的接头表面光滑，焊缝饱满；对于钢套钢采用低温钎料焊接的接头表面粗糙、钎料流失严重。下面是两种套接方式的钎料渗透情况：

从图1、图2可以看出，低温钎料的渗透能力非常好，钎料熔化后非常致密地分布在焊缝中，钢套钢的钎料层稍微差点，这主要是因为低温钎料熔化后不跟接头表面的钢熔合，导致整个焊接过程不够稳定。

从接头的表面质量和渗透质量可以看出，低温钎料用于钢衬铜管焊接的方案是可行的，但前提是接头的套接方式必须是铜套钢。

2.2力学性能及耐压试验

我们对低温钎料的焊接性能做了抗拉强度和耐压试验：试验结果：试样的抗拉强度为226.75MPa，断在紫铜一头的母材，试验结果合格。爆破试验：试验结果：爆破压力大于4倍设计压力（设计压力为4.25MPa），在母材处爆裂，试验结果合格。

2.3焊接时间比较

采用不同钎料、不同母材的钎焊效率对比可以看出，以Φ28直径为例，平常铜跟铜焊接是46s/件，而目前钢衬铜管的焊接时间为70～78s/件，效率比之前降低了32.3%～41.0%；如果采用低温钎料进行焊接，则焊接时间有所区别：铜套钢焊接时45s/件，比平常铜管跟铜管焊接还提高了2.2%的效率，这是因为低温钎料的熔点低于铜磷钎料，但是钢套铜（或钢套钢）焊接时，则需86s/件，比采用18%银钎料的焊接时间还长，这是因为采用这种套接方式时，接头表面的钢管会出焊口表面，而钎料里面的磷不会跟钢熔合，焊接时需添加焊粉，因此焊接时间比较长。

从焊接时间看，钢衬铜管采用低温钎料进行焊接的方案是可行的，前提条件是必须铜套钢。

根据我们所了解的情况，这一项技术成功的用于汽车发动机的油冷管板焊接，它是紫铜散热管与镀铜低碳钢法兰管板焊接，根据哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室何鹏等人的分析：采用低温钎料焊接汽车发动机油冷管板的效果非常好，经过300000Km的运行试验未发现管板钎焊接头的失效现象。因此，此项试验为低温钎料用于钢衬铜管焊接方案的可行性提供了数据支撑。

2.4焊接成本分析

综合试验结果和现场分析，约70%的接头可采用低温钎料焊接， 采用低温钎料后，焊接成本下降了3～4倍，从而为公司解约了可观的焊接成本。

3.实际使用效果

2010年11月份，我们做了10台样机供本公司使用，共有560个焊口使用了低温钎料，运行到现在，使用情况非常良好，焊口没有出现泄漏现象。

4.结论

根据我们的分析和实际使用效果，低温钎料焊接钢衬铜管的方案是可行的。

【参考文献】

[1]陈祝年.焊接工程手册.北京：机械工业出版社，2009.

[2]何鹏，宋昌宝.林铁松等人.汽车发动机油冷器管板钎焊接头失效分析.哈尔滨：《焊接》月刊，2011.