大型鑄鋼件裂紋的修復(fù)工藝

1、大型鑄鋼件裂紋的修復(fù)工藝作者：陳瑜，彭祖國(guó)來源：科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力2012年第11期陳瑜，彭祖國(guó)（重慶鋼鐵集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，重慶400084）摘要：通過理論分析和實(shí)踐總結(jié)，提出了“薄層嵌補(bǔ)法”的修復(fù)工藝。該工藝方法效果較好，簡(jiǎn)單實(shí)用，其修復(fù)部位結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等于或大于原材料強(qiáng)度，有效地解決了大型中碳鋼的鑄造鋼件裂紋修復(fù)的問題，使本來已報(bào)廢的設(shè)備重新得以利用，修復(fù)成本十分低廉。關(guān)鍵詞：鑄鋼件；焊接；薄層嵌補(bǔ)；缺陷修復(fù)中圖分類號(hào)：TG456文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.l674-9146.2012.11.0721工件概況重慶特鋼公司薄板軋機(jī)機(jī)架，材料牌號(hào)ZG35鑄鋼件。圖紙技術(shù)條

2、件注明：材料機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度ob25kg/mm2,os229kg/mm2，6s22kg/mm2。外形尺寸4900mmX2400mm，立柱截面為700mmX400mm，機(jī)架單件重26.4t。機(jī)架裂紋和機(jī)架修復(fù)工藝見圖1和圖2。3邛樣L堅(jiān)圖1機(jī)理:民筑IW1一/:-:Jnirinr總援訃益2清除裂紋及坡口制備2.1清除裂紋及制備焊接坡口裂紋長(zhǎng)度確定后，采用機(jī)械方法清除裂紋，刨削加工。由于機(jī)架厚度為400mm，裂紋在材料中的走向不易穩(wěn)定，其鑄造鋼件裂紋可同時(shí)產(chǎn)生多條，且傾斜，故采取寬坡口，用鋼板填充焊接法，以減少焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。坡口制備見圖3。J1HI.,1.11畏故捷釣鶉0EH1國(guó)3?？谥?/p>

3、備裂紋清除，焊接坡口制備后，對(duì)坡口表面進(jìn)行著色探傷檢查，確定裂紋是否清除干凈。2.2嵌補(bǔ)塊制備根據(jù)圖紙標(biāo)注材料的機(jī)械性能確定，選用材料為Q235B，規(guī)定為20mm鋼板作填充塊，尺寸應(yīng)符合圖4。f她扎，毎塊相丑交鈾圖4折帰村料尺寸3抗裂性工藝試驗(yàn)3.1試驗(yàn)?zāi)康挠捎跈C(jī)架裂紋修復(fù)為拘束條件下焊接，進(jìn)行抗裂性試驗(yàn)以確定合理的焊接工藝參數(shù)，保證機(jī)架的修復(fù)質(zhì)量。3.2試件制備試件尺寸、試件裝配見圖5。由5flR.JL3.3試件焊接試件制備2組：一組采用預(yù)熱250C300C后焊接，另一組采用常溫焊接。焊條采用結(jié)427,第一道焊用3.2mm焊條，以后各層采用4.0mm焊條，試件焊縫余高01mm,采用多層焊接，

4、每層焊道應(yīng)錘擊，以減少焊接應(yīng)力的附加影響。3.4試件檢驗(yàn)試件在焊后冷卻，并靜置48h后，進(jìn)行切片檢驗(yàn)，采用機(jī)械方法切取試件。試樣制備后采用滲透探傷方法檢驗(yàn)表面裂紋長(zhǎng)度，也可采用5倍放大鏡測(cè)定。3.5試驗(yàn)記錄記錄應(yīng)包括下列內(nèi)容：試驗(yàn)日期、環(huán)境溫度濕度；預(yù)熱溫度及層間溫度；焊條牌號(hào)、規(guī)格及焊接電流、電壓、焊接速度等；焊接電源的種類、極性；加熱狀態(tài)及冷卻速度；檢驗(yàn)結(jié)果及操作者等。4焊前準(zhǔn)備4.1焊接設(shè)備ZX-400B硅整流焊機(jī)2臺(tái)、碳弧氣刨設(shè)備1套（備用）、角向砂輪及磨頭、打渣機(jī)1套（打渣錘擊兩用）。4.2焊工要求焊工須持有壓力容器焊工資格證書，工作多年，經(jīng)驗(yàn)十分豐富的優(yōu)秀焊工。4.3坡口清理和裝配

5、嵌補(bǔ)塊采用型號(hào)為結(jié)427，3.2mm焊條定位焊，見圖6。定位焊長(zhǎng)度5060mm，焊條使用前應(yīng)按說明書規(guī)定烘烤、保溫。4.4焊前預(yù)熱1）預(yù)熱作用及目的。軋機(jī)機(jī)架預(yù)熱后，能減緩焊接金屬的冷卻作用，減少焊接層液態(tài)金屬的偏析，增加層間結(jié)晶的間隔時(shí)間，減少熱應(yīng)力產(chǎn)生，同時(shí)使基體金屬在馬氏體相變以上的溫度，可以進(jìn)行比較充分的分解，也就盡可能避免熔合區(qū)焊縫金屬馬氏體相變，最終防止出現(xiàn)焊接裂紋。2）預(yù)熱工藝（溫度曲線）見圖7。i/h酣規(guī)熱工藝（醍度曲嗚5焊接1）將工件按圖8放置即可焊接，第一道封底焊采用直徑3.2mm焊條，以后各層采用4.0mm焊條，每層焊道宜薄，層間用打渣機(jī)對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊，焊縫表面低于板材，

6、焊接電流可適當(dāng)偏大一些。焊接完成后，檢驗(yàn)焊縫表面缺陷，方可裝配第二塊，焊接方法同第一塊，以此類推，當(dāng)正面焊接完成后，將機(jī)架翻面，繼續(xù)進(jìn)行嵌補(bǔ)焊接，共嵌補(bǔ)焊接20塊，注意嵌補(bǔ)塊緊密結(jié)合。2）焊接順序。每塊嵌補(bǔ)鋼板焊接只焊圖8中1,2,3位置，焊接位置4必須等全部嵌補(bǔ)完成后最后焊接。3）焊接檢驗(yàn)。由于該工件為鑄造鋼件，表面粗糙，且厚度大，此種嵌補(bǔ)方式無法進(jìn)行超聲波探傷，故采用專人層間焊接檢驗(yàn)，用5倍放大鏡觀察，作出檢驗(yàn)原始記錄。6退火焊接完成后，機(jī)架應(yīng)盡快放入加熱爐進(jìn)行消除應(yīng)力退火，將工件緩慢加熱到500C650C保溫，緩冷到300C空冷或隨爐冷卻。按相關(guān)熱處理工藝進(jìn)行，工件熱處理后，應(yīng)出具熱處理

7、曲線圖（見圖9），此工件熱處理時(shí)，應(yīng)注意擺放平整，防止變形。國(guó)g熱坯理阿綢圖7采用薄層嵌補(bǔ)與常規(guī)開坡口焊接比照1）常規(guī)開坡口法，以1號(hào)機(jī)架裂紋為例，坡口制備見圖10。坡口形式按GB98588氣焊、手工焊及氣體保護(hù)焊焊縫的基本形式與尺寸，見圖11。2）采用開坡口直接焊接時(shí)存在下列問題：一是此種U型坡口加工困難（坡口未能開通）。二是焊接填充金屬需200kg以上，焊接量巨大，大量的焊接金屬會(huì)造成有害物質(zhì)偏析，且造成粗晶區(qū)，使焊縫金屬產(chǎn)生脆化。三是大量的焊接金屬使軋機(jī)機(jī)架造成應(yīng)力集中和嚴(yán)重變形，這種應(yīng)力集中極易在工件其他完好部位造成新的裂紋。某公司已采用此種方法對(duì)薄板軋機(jī)機(jī)架修復(fù)過三次，結(jié)果均造成裂紋

8、，修復(fù)未能成功。3）薄層嵌補(bǔ)塊法。本修復(fù)工藝的創(chuàng)新之處就是利用薄層嵌補(bǔ)塊的嵌補(bǔ)方法，對(duì)大型、特大型中碳鋼鑄造鋼件裂紋等各種材料缺陷進(jìn)行修復(fù)，使本來報(bào)廢的工件（設(shè)備）恢復(fù)原有形狀和功能。使用“薄層嵌補(bǔ)法”，就是對(duì)工件裂紋（缺陷）采用較大面積的清除后，用1020mm的鋼板制備坡口，用以填充工件缺陷清除部位，只焊接填充鋼板四周，極大地減少了焊接量，避免了工件的焊接熱變形和因焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中，從而解決了已往鑄造鋼件修復(fù)直接焊接時(shí)產(chǎn)生的幾個(gè)問題：熔合區(qū)生成了馬氏體組織；熔合區(qū)的碳擴(kuò)散；焊接接頭的殘余應(yīng)力。8結(jié)論技術(shù)人員已成功地為某鋼廠修復(fù)了兩套薄板軋機(jī)機(jī)架貫穿性裂紋，修復(fù)后的軋機(jī)機(jī)架經(jīng)檢查未出現(xiàn)任何變形，幾何尺寸穩(wěn)定，且修復(fù)部位美觀，修復(fù)完成