大型鑄鋼件裂紋的修復工藝

1、大型鑄鋼件裂紋的修復工藝作者：陳瑜，彭祖國來源：科技創(chuàng)新與生產力2012年第11期陳瑜，彭祖國（重慶鋼鐵集團建設工程有限公司，重慶400084）摘要：通過理論分析和實踐總結，提出了“薄層嵌補法”的修復工藝。該工藝方法效果較好，簡單實用，其修復部位結構強度等于或大于原材料強度，有效地解決了大型中碳鋼的鑄造鋼件裂紋修復的問題，使本來已報廢的設備重新得以利用，修復成本十分低廉。關鍵詞：鑄鋼件；焊接；薄層嵌補；缺陷修復中圖分類號：TG456文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.l674-9146.2012.11.0721工件概況重慶特鋼公司薄板軋機機架，材料牌號ZG35鑄鋼件。圖紙技術條

2、件注明：材料機械性能抗拉強度ob25kg/mm2,os229kg/mm2，6s22kg/mm2。外形尺寸4900mmX2400mm，立柱截面為700mmX400mm，機架單件重26.4t。機架裂紋和機架修復工藝見圖1和圖2。3邛樣L堅圖1機理: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度確定后，采用機械方法清除裂紋，刨削加工。由于機架厚度為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產生多條，且傾斜，故采取寬坡口，用鋼板填充焊接法，以減少焊接殘余應力和焊接變形。坡口制備見圖3。J1HI.,1.11畏故捷釣鶉0EH1國3?？谥?/p>

3、備裂紋清除，焊接坡口制備后，對坡口表面進行著色探傷檢查，確定裂紋是否清除干凈。2.2嵌補塊制備根據(jù)圖紙標注材料的機械性能確定，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3.1試驗目的由于機架裂紋修復為拘束條件下焊接，進行抗裂性試驗以確定合理的焊接工藝參數(shù)，保證機架的修復質量。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：一組采用預熱250C300C后焊接，另一組采用常溫焊接。焊條采用結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、每層焊道應錘擊，以減少焊接應力的附加影響。3.4試件檢驗試件在焊后冷卻，并靜置48h后，進行切片檢驗，采用機械方法切取試件。試樣制備后采用滲透探傷方法檢驗表面裂紋長度，也可采用5倍放大鏡測定。3.5試驗記錄記錄應包括下列內容：試驗日期、環(huán)境溫度濕度；預熱溫度及層間溫度；焊條牌號、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；檢驗結果及操作者等。4焊前準備4.1焊接設備ZX-400B硅整流焊機2臺、碳弧氣刨設備1套（備用）、角向砂輪及磨頭、打渣機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，經驗十分豐富的優(yōu)秀焊工。4.3坡口清理和裝配

5、嵌補塊采用型號為結427，3.2mm焊條定位焊，見圖6。定位焊長度5060mm，焊條使用前應按說明書規(guī)定烘烤、保溫。4.4焊前預熱1）預熱作用及目的。軋機機架預熱后，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，增加層間結晶的間隔時間，減少熱應力產生，同時使基體金屬在馬氏體相變以上的溫度，可以進行比較充分的分解，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，層間用打渣機對焊縫進行錘擊，焊縫表面低于板材，

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

7、曲線圖（見圖9），此工件熱處理時，應注意擺放平整，防止變形。國g熱坯理阿綢圖7采用薄層嵌補與常規(guī)開坡口焊接比照1）常規(guī)開坡口法，以1號機架裂紋為例，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，大量的焊接金屬會造成有害物質偏析，且造成粗晶區(qū)，使焊縫金屬產生脆化。三是大量的焊接金屬使軋機機架造成應力集中和嚴重變形，這種應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薄板軋機機架修復過三次，結果均造成裂紋

8、，修復未能成功。3）薄層嵌補塊法。本修復工藝的創(chuàng)新之處就是利用薄層嵌補塊的嵌補方法，對大型、特大型中碳鋼鑄造鋼件裂紋等各種材料缺陷進行修復，使本來報廢的工件（設備）恢復原有形狀和功能。使用“薄層嵌補法”，就是對工件裂紋（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產生的應力集中，從而解決了已往鑄造鋼件修復直接焊接時產生的幾個問題：熔合區(qū)生成了馬氏體組織；熔合區(qū)的碳擴散；焊接接頭的殘余應力。8結論技術人員已成功地為某鋼廠修復了兩套薄板軋機機架貫穿性裂紋，修復后的軋機機架經檢查未出現(xiàn)任何變形，幾何尺寸穩(wěn)定，且修復部位美觀，修復完成