止水铜片 紫铜止水片凝固现象和组织 1.纯铜的铸锭组 从低倍组织可知,铸锭边部为柱状晶,中部则为较粗的等轴晶。实际上,当铸锭时冷却强度足够大或铸锭尺寸较小的情况下,整个铸锭可能全由柱状晶组成。止水铜片紫铜止水片其他铜合金的低倍组织均具有与此相同的特点。从显微组织观察可知,晶粒内部无明显特征,晶界较细,与一般单相合金的平衡结晶组织无异。 2.单相铜合金的铸锭组织特征 铜合金的凝固过程为非平衡过程,所以其铸锭组织一般偏离平衡态。下面以匀晶、包晶及共晶二元系合金为例说明。 匀晶系相图及某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。 合金过冷至T1温度时开始凝固,首先析出的固相成分为a1,液相成分则为L1。继续冷至T2紫铜止水片温度时,析出的固相成分应为a2,与之平衡的液相成分改变为L2。a2将覆盖在先析出的a1上,若能达到平衡条件,a1的成分也会逐渐改变成a2,以达到T2紫铜止水片下的平衡态。但实际上,固态的扩散速率远小于液态的扩散速率,当剩余液相的成分均匀达到L2时,固相a中的成分仍为不均匀的,它们的平均成分可用a2表示。显然,a2中的B原子浓度小于a2中B原子浓度。同理,当温度降至T3及T4时,其a相的平均成分可用表示a3及a4。在此图中a4即表示x合金的成分。说明x合金在非平衡凝固的条件下T4温度下凝固完毕,较之平衡凝固的固相点温度降低了T3-T4。a1-a4表示的线称非平衡的固相线,非平衡固相线相对于平衡固相线的偏离与凝固时的冷却速率有关,冷却速率愈大,偏离愈大。 由于先后凝固的固相在成分上的差异,不同成分固相受侵蚀程度将不同,因而在我们观察合金的显微组织时就会观察到典型的枝晶组织,枝晶臂的成分与枝晶同胞间的成分(B组元含量高)不同,因而显示出不同的颜色。这种因非平衡凝固(结晶)导致的晶粒内成分不均匀的现象称晶内偏析或枝晶偏析。紫铜止水片Cu-Ni合金铸造后的显微组织,白色枝干含镍较高,周围黑色部分含铜较高,但均为铜镍a固溶体。 一包晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。与匀晶系合金类似,a1-a4表示x合金凝固时固相(a)平均成分的走向,即非平衡固相线。x合金按平衡态凝固时,固相点温度应为T3,凝固完毕应为a单相 固溶体晶粒。但在非平衡凝固的情况下,x合紫铜止水片Cu30Ni合金铸造显微金冷至T4温度时,剩余的液相L4将与部分固相a4发生包晶反应,即a4+L4→B,完成 的凝固过程,因此该合金的 凝固温度为T4,并产生了一种通过包晶反应而得到的新相B。此种B相为非平衡相,因为按平衡态,该相在x合金中是不存在的。

由于止水铜片具有抗腐蚀能力强，抗拉强度高，延展性强 ，以及可塑性强等特点，止水铜片广泛的应用于基础止水、大坝止水以及隧道止水等当中。为了减少洪涝灾害以及便于对蓄水的利用，很多大型蓄水建筑都需设置止水铜片大坝止水。大坝止水同其他止水建筑一样，需要在施工前期以及施工过程中，对各个环节做到严格把关，因为一旦出现病危状况，那么从人力、物力以及财力方面，都是一项非常重大的损失。那么，首先就是对于大坝止水的材料选择方面。 总体来讲，大坝止水工程所采用的止水材料包括橡胶止水、铜止水和不锈钢止水等，其中常用的形式为651型橡胶止水带或国标止水带，以及W型止水铜片、F型铜止水。以三峡大坝为例，三峡大坝混凝土工程中,所应用的止水带主要为铜止水带和塑料止水带。 对于大坝止水，我们选用的止水材料大都选择 标准规格型号，以期达到 的止水效果。除了常规的原材料准备外，因止水施工过程中的转角设施，我们还会用到铜止水接头做为止水铜片的衔接，按其厚度可分别采取折叠、咬接或搭接，咬接或搭接的形式，需要注意搭接需采用双面焊，且搭接长度要求不小于２０ｍｍ。在焊接作业前须递交试焊样品报监理单位批准后方可进行，要求焊工只有经过考试合格后方可施焊并挂牌上岗。同类材料的衔接接头，均需采用与母体相同的焊接材料，铜止水接头如需用黄铜焊丝，需经监理工程师批准后方可使用。 使用的铜止水主要为开敞型中的Ω型，根据铜止水带厚度分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型铜止水带主要设置在大坝混凝土受水压力较大的部位（坝前甲块ＥＬ１１０．０ｍ以下），距迎水混凝土表面３ｍ处，在此处设有两道铜止水带，间距为１．５ｍ，其中间设有三角排水槽。Ⅰ型铜止水带厚度为１．６ｍｍ，下料宽度为７５０ｍｍ，加工成型后宽度５００ｍｍ。Ⅱ型铜止水带主要设置在受水压力较小的部位（坝前甲块ＥＬ１１０．０ｍ以上顺接Ⅰ型）、廊道过缝周边、压力钢管和排砂钢管过缝周边以及主副厂房分缝处，厚度为１．２ｍｍ，成型后宽度５００ｍｍ。 塑料止水带主要651型橡胶止水带，设置在纵缝和横缝封闭灌区止浆、主副厂房电梯井施工缝、分层水平施工缝、排水管沟等分缝处。

止水铜片紫铜止水焊接，通常采用搭接焊的方式，止水铜片一般搭接长度不小于20mm，而焊接采用的焊条对焊接的工艺会有一定的影响。采用母材剪条焊接时，由于同时紫铜材料，熔点高，止水的厚度都小于2毫米，火焰功率小则紫铜板不熔化，火焰功率大则紫铜板容易被烧穿，极难操作掌握。使用H01-12型焊枪，1毫米厚的铜板用2号嘴，2毫米的铜板用4号、5号嘴。采用中性焰将紫铜板接缝处加热至表面熔化，似汗珠出现时，加入焊条同时熔化，逐步前移，由于焊接过程中铜板容易被氧化，形成氧化亚铜对焊缝产生危害，所以要不断的用焊条粘上硼砂加入焊缝中。 采用黄铜焊条焊接时，由于黄铜焊条熔点较低，母材不需熔化，属于硬钎焊，所以操作简单点，将铜止水加热至亮红色，900℃-1000℃时，加入黄铜焊条，使熔化的黄铜焊条，将上下紫铜止水的边沿粘接牢固，焊接完成后，将焊缝加热后用冷水急冷，可以提高焊接接头的塑性和韧性，通常叫水韧处理。 将止水跟前的钢筋安装一根，用铅丝将止水顶部固定于钢筋上，以防止被风吹倒。焊接完成后，待焊缝冷却下来，用毛刷将紫铜止水带的单面刷上煤油，检查是否有渗漏现象，如有渗漏现象则马上补焊。 但是前者是传统焊法，是 性接头，不可分开，而后者属于钎焊，用火焰烧烤则可将母材分开，预埋进大坝之后，他的抗拉次数肯定不及前者，即折叠次数肯定小于前者。另钢筋窄间隙焊方面，钢筋搭接焊规定焊缝长度为10倍d，即10倍于钢筋的直径，而钢筋窄间隙焊缝却只有1倍于钢筋直径，又采用同样的焊接材料，同样的焊接设备，没有给焊缝添加任何合金元素，因此在做强度试验时没钢筋接头被从焊缝处拉断，虽然强度达到要求，但还是从焊缝处拉断。实验室的师傅说：焊缝不合格的，从试验角度分析，应该是母材拉断而焊缝不断才认为合格。本人认为那不可能，因为钢筋窄间隙焊是两根钢筋端部的焊接，焊接时采用小电流则钢筋端部熔合不好，采用大电流施焊，焊缝始终处于过热状态，合金元素烧损严重，所以焊缝金属机械性能肯定低于母材。