医用铜管钎焊的质量控制

【摘要】医用气体管道系统是医疗设施硬件中的重要组成部分之一，符合卫生学要求的优质铜管是医院进行抢救、治疗和检测的有效保证。铜管作为优质管材代表，在医用气体工程中应用广泛，其施工质量紧密联系着医院使用时的安全性、有效性和可靠性，因此其管路系统焊接质量控制尤为重要。本文从施工准备阶段、焊前控制、焊中控制、焊后控制和焊接缺陷预防几个焊接管理要素进行了详细分析， 总结阐述了医用铜管焊接质量管理控制的相关经验。

【关键词】铜管； 钎焊； 质量控制

1.前 言

薄壁铜管在医用气体管道系统中广泛应用，特别是在医用氧气管道，而薄壁紫铜管的连接，较难实施对接熔焊，较简易的连接方法是搭接钎焊，而铜管与其他金属管道相比，其钎焊的焊接性是最好的，既可实施低温的软焊接，又可实施高温的硬焊接，能选用的钎料种类很多，且钎焊工艺优良，操作简便。因此，钎焊连接方法成了薄壁铜管连接的主要手段。

薄壁铜管钎焊，虽有许多种钎料可供选用，但考虑到医用氧气管道的卫生要求，以及实际施工的方便可靠，目前薄壁铜管应用最成熟的钎焊方法为：采用铜磷钎料或低铜磷钎料的铜磷硬焊接，以及小口径铜管采用无铅锡钎料或无铅锡银钎料的锡软钎焊两种。

2.施工准备阶段

（1） 图纸会审

应从施工和使用的角度，对设计的完整性和合理性进行核对；施工图中的材料标准、数量审查；图纸、说明书、一览表等相关内容是否一致；管材与管道组成部件的规格、材质、型号、数量、设计参数和适用的标准有无矛盾；设计对施工的技术要求是否完整、可行，施工及验收规范是否为有效版本；设计有无漏项；焊接技术人员或焊接质检员应根据图纸给出的材质类别、规格、PQR等技术参数编制施工方案或技术措施，并经过审批；施工前向相关管理人员及施工人员作详细的技术、安全交底，并形成书面记录。

（2） 焊接工艺评定

在确认了材料后，应对被焊材料进行焊接工艺评定，其目的在于检验、评定拟定焊接工艺的正确性、是否合理、是否能满足产品设计和标准规定，评定施工单位是否有能力焊接出符合要求的焊接接头，为制定焊接工艺提供可靠依据；因为目前我国标准NB/T 47014-2011 《承压设备焊接工艺评定》中没有适合于薄壁铜管承插钎焊焊接工艺评定的规定；所以暂应参考美国ASME标准或美国焊接学会AWS B2.2/B2.2M 等规范的有关规定，进行焊接工艺评定试件的坡口加工、组对、清理及检验。焊接工艺评定报告亦可参照上述美国规范的格式填写。评定试件应由技能熟练的、持证焊工施焊；焊接工艺评定过程中应做好记录，评定完成后应提出焊接工艺评定报告，焊接工艺评定报告应由焊接技术负责人审签；

（3） 编制焊接工艺文件

焊接技术人员根据评定合格的焊接工艺评定选择合适的医用铜管焊接工艺，编制焊接作业工艺文件和焊接技术措施，施焊过程严格按照工艺文件要求的参数执行，这是保证医用铜管焊接质量的重要环节。其主要内容包括如下方面：

1）结构形式、采用的材料种类及技术要求；

2）焊接部位的尺寸、焊接接头及坡口的结构形式；

3）采用的焊接方法、焊接速度、焊接顺序等，焊接过程中预热及层间温度的控制；

4）焊后处理工艺、焊件检验方法及焊接质量要求。

（4） 焊工选用

焊缝质量与焊工的操作技能和所具备的专业知识密切相关，为确保医用铜管的焊接质量， 应当严格审查焊工的焊接方法、焊接位置以及所施焊的厚度范围是否与其焊工合格证上的项目一致， 并在有效期内，还应对施焊焊工进行技术交底。

3.焊前控制（焊前检查）

在实施焊接作业前，应对需要开展作业的有关设备机具、材料等进行检查，保证满足焊接的条件。

（1） 对焊接设备检查

为保证焊接质量，应定期对焊接设备进行全面的检查和维护。并定期对焊接设备的仪表示进行校验， 确保焊接所使用的工艺参数的正确。

（2） 对焊接材料的检查

焊接生产所使用的原材料包括母材、焊接材料（钎料、钎焊剂、保护气体）等，这些材料的自身质量是保证焊接产品质量的基础和前提。为了保证焊接质量，原材料的质量检验很重要。在生产的起始阶段，即投料之前就要把好材料关，才能稳定生产，稳定焊接产品的质量。对焊接原材料的质量控制主要有以下措施：

1）加强焊接原材料的进场验收和检验，必要时要对其理化指标和机械性能进行复验。

2）建立严格的焊接原材料管理制度，防止储备时焊接原材料的污损。

3）实行在生产中焊接原材料标记运行制度，以实现对焊接原材料质量的追踪控制。

总之，焊接原材料的把关应当以焊接规范和国家标准为依据，及时追踪控制其质量。

（4） 确定焊口编号

焊口编号的编制，应依据设计施工图纸进行编制，目的在便于对焊口进行记录、检查、验收，也便于对不合格的焊口进行返修及对焊口的焊接质量、数量进行统计。焊口编号应能反映所在工程的位置等内容。工程施工或完工后，也便于对发现的焊口问题进行查找和处理。焊口编号可反映由焊工施工质量，一旦出现不合格焊口，便于返修，也可以了解到各焊工的一次合格率，可针对性的对问题焊工进行指导，以提高其操作技能，保证焊接质量。

（4） 阀门、管道、管件等脱脂

阀门、管道、管件等在安装之前要按照工艺要求进行脱脂处理。阀门、管道、管件等的脱脂质量是很重要的，不仅要保证阀门、管道、管件等的脱脂质量，让管道顺利安装，还需要在脱脂之前预先编制好详细的方案，并对脱脂全程进行合理、有效的控制。

（5） 环境对焊接的影响

焊接当天，应对天气情况进行全面了解，是否适合焊接作业。一般情况下，湿度超过90%、雨天、风速超过8m/s、环境温度低于焊接规程中规定的温度时，应采取有效的保护措施。

4.焊中控制（焊接操作）

铜管钎焊的管口组对、焊接操工艺过程是焊接质量控制的关键环节，焊接技术人员应对焊工的操作进行指导，以保证其焊接质量。铜管钎焊的操作程序主要有以下几点：

1）修正管口边缘，并去除毛刺，管口不应有裂纹、破裂或其它缺陷。同时将铜管接头处的外表面及管件接头处的内表面的氧化膜清理干净，用钢丝刷或砂纸清除氧化物，用丙酮等有机溶剂清除油污。

2）在清理干净的管子外表面及管件内表面处均匀涂刷糊状或液体钎剂，采用铜磷钎料或低银铜磷钎料钎焊铜管与紫铜管件时，可不涂钎剂。

3）将铜管插入管件中，插到底并适当旋转，以保持均匀的间隙，一般铜管的承插长度在5mm-15mm，（注：壁厚大于0.6mm直径大于8mm的管，其承插长度不应小于8mm）；毛细管的承插长度在10mm-15mm。若承插长度过短易使接头强度（主要指疲劳特性和低温性能）不够，更重要的是易出现焊堵现象。若涂有钎剂，应将挤出接缝的多余钎剂用清洁抹布抹去。

4）用气体火焰对接头处实施均匀加热，直至加热到钎焊温度，锡钎焊时，也可用电加热将接头处加热到钎焊温度。

5）用钎料接触被加热到高温的接头处，以判定接头处温度，若钎料不熔化，表示接头处温度尚未达到钎焊温度，需继续对接头进行加热，若钎料能迅速熔化，表示接头处温度已达到钎焊温度，即可边继续对接头加热，以保持接头处的温度在钎焊温度以上，边向接头的缝隙处添加钎料，利用接头处的热量将钎料熔入缝隙，直至将钎缝填满，切忌用火焰直接熔化钎料涂于缝隙表面。注意控制焊接温度，钎焊温度的升高，可明显地改善润湿性。但温度过高，润湿性太好，会造成钎料流失，还会因过火而产生熔蚀现象。因此，在钎焊过程中，选择合适的钎焊温度是很重要的。磷铜钎料在 680～810℃溶化，铜管在 1080℃溶化。钎焊时应均匀加热被焊铜管及接头，当达到钎焊温度时加入钎料，应使钎料均匀渗入承插口的间隙内，加热温度宜控制在690～790℃之间，钎料填满间隙后应停止加热，保持静止冷却，然后将钎焊部位清理干净；所以控制温度在690～790℃左右。要求控制在焊接工艺规程的范围内；

6）移去热源，停止加热，使接头在静止状态下冷却结晶，防止熔化钎料冷却结晶时受到振动而影响钎焊质量，自动焊接时应用最后一排枪喷出出气体助焊剂的氛围中冷却，防止高温的铜管在冷却过程中被氧化。

7）将钎焊接头处的残渣清理干净，特别是黄铜与紫铜焊接后应用清水清洗或砂纸打磨焊件表面，以防止表面被腐蚀而产生铜绿。必需时可刷涂清漆保护。

8）焊接完成后应及时填写组对检查记录和焊接工艺记录，真实的反映焊接组对情况。

5.焊后控制（焊后检验）

（1） 钎焊后应立刻检查焊缝质量，对钎焊接的质量要求如下：

1）焊缝接头表面光亮，填角均匀，光滑圆弧过度。

2）接头无过烧、表面严重氧化、焊缝粗糙、焊蚀等缺陷。

3）焊缝无气孔、夹渣、裂纹、焊瘤、管口堵塞等现象。

若检查发现有异常，则依“常见钎焊缺陷及处理对策”进行异常处理。

（2） 焊后无损检测

由于医用铜管焊接接头一般采用承插式搭接接头，属于铜管钎焊角焊缝，因此无损检测方法只能选择渗透检测，并应按设计图纸要求比例进行渗透检测。管道试压前应按JB/T4730.5-2005标准进行抽样渗透检验，焊缝渗透检测质量不得低于Ⅰ级。

当检验焊缝缺陷超出设计文件和规范要求时，其焊缝质量判定不合格，必须按规范要求进行返修，返修后采用同样的方法进行检测。

（3） 强度试验和气密性试验

强度试验和气密性试验的目的是通过观察医用铜管承压部件有无明显变形和破裂，检验承压部件的强度，来验证管道系统是否具有设计压力下安全运行必须的承压能力。同时通过观察焊缝、法兰等连接处有无泄漏，来检验铜管钎焊的严密性或发现铜管钎焊潜在的局部缺陷。

6.再次脱脂

在制造和安装过程中形成的杂物，包括：焊渣、铁锈、油脂、污垢等，它们的存在，对医用氧气管道系统带来严重安全隐患。所以，在管道安装好后，使用前，必需再次管道进行脱脂清洗，除去管道在安装过程中所产生的油污、焊渣以及其他机械杂质，使被清洗的表面达到合乎要求的清洁度，为医用气体管道系统高效安全地运行创造良好的条件。

结束语

总之，焊接生产是一个复杂的、多环节过程，在建立了焊接生产质量保证体系后，在实际生产中还需要精心组织、认真执行。具体到一个焊接结构，我们通常把生产过程分为施工准备、焊前、焊中、焊后和焊接缺陷预防五个阶段。现代焊接工程管理思想认为：“焊前准备得好，等于已经焊接了一半。”这表明了焊前质量控制的重要性，同样，在施焊中焊缝及其接头的质量控制，焊后的成品质量检验和焊接缺陷预防也是产品是否合格的关键环节。所以，焊接质量的检验工作应该从产品开始投产时便着手根据工序的特点进行。一般为了确保焊接产品质量，根据焊接不同阶段的特点，通常进行五个阶段检验，即施工准备阶段、焊前检验、焊接过程中的控制、焊后成品的检验焊和焊接缺陷预防。

参考文献

[1]英若采.熔焊原理及金属材料焊接.北京.机械工业出版社.2004

[2]李亚江， 刘强， 王娟， 等.焊接质量控制与检验[ M] . 北京： 化学工业出版社， 2006.