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了解大口径高压锅炉管熔点高的原因

发表时间：2020-04-21 16:12:26

（1）大口径高压锅炉管的焊接性铜与铝的物理性能有很多的相同点，例如导电性好；但也有不同点，例如熔点相差423℃。因此，他们很难同时熔化，铝在高温下强烈氧化，需要采取措施才能防止氧化和去除熔池中的氧化物。铝和铜在高温时相互无限固溶，随着温度的下降，铝在铜中的溶解度逐渐下降。到固态时为有限固溶。铝和铜能形成多种以金属化合物为主的固溶体相，其中包括ACu2、AlCu3、ACu AlCu等。铜含量在12%以下时的铝铜合金综合性能***，或者采用铝基合金，以提高接头的强度、塑性，尽量减少液态铝和固相铜接触的时间。（2）铜与钛的焊接性。钛和铁一样，都是同素异构元素，钛在880℃以上为β钛，低于880℃为钛。钛与铜能形成TiCu、TiCu、TCu等多种金属间化合物。另外，还可以形成多种共晶体，其熔点***点只有860℃，钛与铜焊接的主要问题是脆性化合物和低熔点共晶（3）铜与镍的焊接性。铜与镍可以无限固溶，因此铜-镍的焊接性是比较好的。③铝与镁在高温时均能溶解一定量的气体。液态铝中可溶解大量的氢，固态时几乎不溶解，这使熔合区在凝固时氢来不及逸出而产生气孔，使熔合区塑韧性降低采用熔焊方法对铝与镁进行焊接时，熔合区附近形成的高硬度镁-铝金属间化合物会促使接头脆性增加，降低接头的力学性能，并且由于焊接时较大的热输入，会使热影响区产生较大的变形及裂纹。采用扩散焊连接可以通过在有限的时间内加热和加压，使接触表面产生微小的宏观变形，通过原子的扩散，实现铝与镁异种材料可靠的连接。

大口径高压锅炉管是铝与镁焊接中常见的缺陷，气孔不仅会削弱焊缝的有效工作断面，同时也会使焊接接头区产生应力集中，降低焊缝金属的强度和韧性。镁/铝异种材料TG焊接头产生的气孔受弧柱气氛及焊丝中水分、被焊部位及焊丝表面氧化膜吸水性的影响。由于氩气保护不充分，以及焊丝表面残留水分在高温下HO分解产生的H溶入焊接熔池中，当液态金属凝固时，气体的溶解度突降，来不及逸出而残留在焊缝中变形成气孔。气孔也是导致接头断裂的原因之一，对镁与铝钨极氩弧焊接头镁侧断口进行扫描电镜（SEM）观察发现存在气孔，这些气孔主要分布在解理区域的凹陷部位，垂直于焊缝方向。采用线切割切取、制备TG焊金相试样时，宏观上在焊缝横截面镁侧熔合区附近存在可见的细小气孔铝与镁的焊接，采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，如钨极氩弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、扩散焊、电阻点焊等。1.3铟与有色金属焊接的材料种类及其焊接性1.3.1钢与有色金属的材料（1）钢与铜的焊接。钢与铜及其合金的焊接，以及在钢上堆焊铜合金，不仅能得到合理的焊接结构，还能节约大量的有色金属。

大口径高压锅炉管的焊接由于铝及铝合金的密度小、比强度高，且具有良好的导热性和耐腐蚀性，因此，近年来采用铝/钢双相金属焊接结构的产品越来越多，并在大口径高压锅炉管、造船、石油化工、原子能和车辆制造工业中显示出独特的优势和良好的经济效益（3）钢与镍的焊接。镍及镍合金的强度、塑性、耐热性及耐蚀性优良，其抗应力腐蚀更佳，广泛用于石油、化工及核能工程。制造化工和石油设备时，为了节省昂贵的镍，经常需要钢与镍及镍合金焊接在起。镍与铁的物理化学性能差别不大，有利于焊接，但易产生气孔及热裂纹等焊接缺陷。1.32钢与有色金属的焊接性（1）钢与铜的焊接性钢与铜及其合金焊接的主要困难是这两种金属之间的熔点导热系数、比热容及线胀系数等物理性能差异较大。