灰口鑄鐵殼體裂紋補焊方法

周同利

（青島堿業(yè)股份有限公司，山東青島 266043）

我公司壓縮車間的透平壓縮機殼體加強筋部位出現(xiàn)裂紋。透平壓縮機殼體材料為HT250灰口鑄鐵，產(chǎn)生裂紋的加強筋的厚度為20 mm，殼體的裂紋成線狀延伸。

透平壓縮機是公司純堿生產(chǎn)線上運轉(zhuǎn)的設(shè)備，長期連續(xù)運轉(zhuǎn)使用，若需維修時可以短暫停車，然后急需投入生產(chǎn)運行。壓縮機殼體出現(xiàn)裂紋后，急需更換或者修復(fù)殼體，如果更換殼體需要聯(lián)系生產(chǎn)廠家，再加工備件，需要很長一段時間;補焊修復(fù)殼體較快，但是該件材料為灰口鑄鐵，焊接難度較大，而且大面積的鑄鐵件裂紋補焊很難獲得成功，極易出現(xiàn)焊后裂紋。

灰口鑄鐵補焊，當(dāng)焊縫強度較高而母材強度較低時，容易產(chǎn)生剝離;大面積的裂紋補焊尤其不容易獲得成功。因此在制定補焊工藝時，對鑄件的缺陷要進行具體分析，盡量減小熔合比，調(diào)整熱影響區(qū)，松馳焊接應(yīng)力，才能使大面積的裂紋補焊獲得成功。

1 焊接試驗

由于以前沒有經(jīng)驗可以借鑒，為此專門做了一個焊接試驗，使用以前報廢的其他殼體（HT250）零件做試驗。第一次由于焊接沒有針對鑄鐵件的特點，采用類似碳鋼件的焊接工藝，導(dǎo)致焊后焊接部位出現(xiàn)裂紋，補焊失敗。

為此，專門針對鑄鐵件的特點，制定專門焊接工藝規(guī)程（WPS），第二次焊接效果基本滿足要求。下面詳細(xì)介紹灰口鑄鐵HT250的焊接工藝規(guī)程。

2 焊前準(zhǔn)備

（1）開坡口。采用機械方法，在裂紋開裂部位用磨光機磨出坡口，并打磨光滑。開坡口時要排除裂紋，坡口底部呈圓弧狀，如圖1所示。

（2）焊前清理。坡口表面及兩側(cè)各10 mm范圍內(nèi)應(yīng)將氧化皮、水、鐵銹、油污、積渣和其他雜質(zhì)清理干凈，直到露出金屬光澤為止。

3 焊接工藝規(guī)程（WPS）及工藝重點分析

（1）焊前預(yù)熱。焊前將坡口周圍預(yù)熱至200～250℃，以縮小焊接后焊縫與母材的溫差，減慢冷卻速度，防止熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，并可有效地防止裂紋的產(chǎn)生。

（2）焊條烘干。選用純鎳的鑄308焊條，該焊條有較好的抗裂性能和切削加工性能，將鑄鐵焊條鑄308焊接前經(jīng)150℃左右烘焙2 h。

（3）小電流、淺熔深。采用較小的焊條直徑和較小的電流焊接，在保證焊縫與母材良好熔合的前提下有較淺的熔深。選用焊條直徑φ3.2 mm，電流90～100 A，采用直流正接，手工電弧焊。

（4）采用多層多道焊。補焊工件較厚，坡口截面較大，采用多層多道焊。焊縫截面較大，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力很大，容易形成焊縫剝離。多層焊時，與母材相連接的第一層焊縫質(zhì)量十分關(guān)鍵，一定要細(xì)心施焊。

采用合理的焊接順序（1→2→3→4→5→6），如圖2所示。

多層多道焊時，采用合理的焊接順序，其主要原因也是為了分散熱量，關(guān)鍵是在坡口兩側(cè)與母材交界的那一層焊道上，要嚴(yán)格控制電流，運條要快，必須使焊縫與母材熔合良好;中間的焊道，因為使用純鎳焊條，其焊縫金屬的塑性會較好。采取合理的焊接順序，能有效地防止半熔化區(qū)的“焊縫剝離”。

（5）錘擊焊縫。錘擊焊縫時溫度應(yīng)在400℃以上進行，用小圓頭錘錘擊焊縫，使焊縫金屬延展，最大限度消除殘余應(yīng)力。

合理錘擊焊縫，是減小焊接應(yīng)力的有效措施。但需注意，第一層焊縫和最后一層焊縫不宜錘擊，其他各層均要錘擊。

（6）采用斷續(xù)焊、分散焊。斷續(xù)焊是焊一段后停留片刻，待工件冷到50～60℃時再焊下一道焊縫，以防止熱量集中。分散焊是在一個部位焊一段后再到另一部位焊接，以減小溫差和應(yīng)力。

采用分散焊、斷續(xù)焊，調(diào)整焊接熱輸入，其目的是為防止局部金屬過熱，避免因熱應(yīng)力而誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。

（7）每層焊后清熔渣。多層多道焊時，應(yīng)注意層間和道間清理，將焊縫表面熔渣、有害氧化物、油脂、銹跡等清除干凈后再繼續(xù)施焊。

（8）對接焊縫低于母材時必須補焊，其增高量不應(yīng)大于3 mm。

（9）焊接后熱措施及緩冷措施。焊后立即在焊接區(qū)周圍200 mm范圍內(nèi)，加熱到200～350℃，用巖棉板復(fù)蓋保溫30 min使之緩慢冷卻。

焊接后熱措施及緩冷措施，能使工件與焊縫的溫差縮小，減慢冷卻速度，防止熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，并可有效地防止裂紋的產(chǎn)生。

（10）檢驗。焊接接頭進行外觀檢查，焊接表面不得有裂紋和夾渣，合格標(biāo)準(zhǔn)符合有關(guān)規(guī)定。

4 該工藝優(yōu)點

（1）簡便易行，效果良好。

（2）大大縮短維修周期，2天內(nèi)即可完成。

（3）不用重新制作殼體零件，減少制作成本。

（4）延長設(shè)備使用壽命，滿足設(shè)備使用要求，提高設(shè)備利用率。

5 結(jié)語

采用以上工藝補焊后，經(jīng)焊縫質(zhì)量檢查，成形良好，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋及滲漏現(xiàn)象，達(dá)到了質(zhì)量要求，滿足設(shè)備使用要求。

通過對HT250灰口鑄鐵的補焊，結(jié)果證明選定的工藝方案是可行的。采用正確的焊接工藝規(guī)程，合理錘擊焊縫，調(diào)整焊接熱的輸入，可避免因熱應(yīng)力誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。正確的焊前預(yù)熱和焊接后熱措施及緩冷措施，可避免接頭產(chǎn)生淬硬組織，并有效防止裂紋的產(chǎn)生。

以后，其他鑄鐵件的裂紋等類似問題也可參照該焊接工藝規(guī)程執(zhí)行。

［1］陳祝年．焊接工程師手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2002．

［2］全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制造、設(shè)計分委員會．JB/T4709—2000鋼制壓力容器焊接規(guī)程［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2000．