變壓器油箱端蓋焊縫的修復

馮 勇，劉夢安

（株洲聯(lián)誠集團有限責任公司，湖南 株洲 412001）

JQFP型變壓器的油箱端蓋是由異種金屬（1Crl8Ni9Ti鋼和16MnL鋼）焊接而成。由于異種金屬之間的物理和化學性能不同導致焊縫質(zhì)量不高，油箱焊縫處滲漏油現(xiàn)象頻發(fā)。主要原因如下。

（1）兩種基體之間不能形成合金；

（2）焊接過程中金相組織的變化或產(chǎn)生新的組織而使接頭的性能變差；

（3）熔合區(qū)及熱影響區(qū)的機械性能，特別是塑性的降低；

（4）由于基體金屬熱膨脹系數(shù)不同而引起熱應力，而且這種熱應力不能消除；

（5）因塑性變差和應力增加容易引起裂紋。

一、焊縫滲油分析

1.母材性質(zhì)對焊接性的影響

1Crl8Ni9Ti+16MnL是一種常用的復合鋼，焊接時，焊接接頭經(jīng)歷了敏化溫度區(qū)間，在腐蝕介質(zhì)的作用下，可能產(chǎn)生晶間腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕的結果使接頭的性能降低，甚至使結構破壞。

計算碳當量是確定鋼材焊接性的一種方法。各國計算碳當量的公式各有不同，以下計算碳當量則采用國際焊接協(xié)會(IIW)推薦的碳當量計算式：

通過計算得出，16MnL鋼其Ce＜0.5，其裂紋敏感性小，焊接性好。1Cr18Ni9Ti鋼強度大，導電率低，焊接性能良好，但熱膨脹系數(shù)大，熔池的流動性差，如果焊接工藝不當，會使基本金屬的焊接熱循環(huán)惡化，在熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，加上內(nèi)應力的存在，很容易在熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。

2.焊接工藝對焊縫的影響

公司之前常采用的手工電弧焊焊出來三道焊縫，效果很不理想。近期就發(fā)生了32起焊縫滲漏油現(xiàn)象。

3.焊材及保護氣體的配比對焊縫的影響

異種鋼焊接接頭的焊縫和融合區(qū)物理性能、力學性能也有很大差異，如果焊條選用不當，可能會引起裂紋。不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件來選用。

在焊接過程中，通常是用100%的Ar做氣體保護，對焊絲金屬的熔滴過渡雖然起到了保護作用，但對熔滴過渡起到了壓縮作用，無助于電弧穩(wěn)定燃燒。所以，焊接時電弧飄移，熔化金屬和母材幾乎不熔合，而且飛濺甚大，無法達到焊接效果。

二、焊接工藝的改進

經(jīng)過多種方法進行焊接試驗，最終采用MMA焊與MAG焊，采用圖1中箭頭所示的兩道焊縫的焊接方式，并對基層、復層分別進行焊接，焊接材料、工藝分別按照基層、復層來選擇，待水平面一次焊完，在交叉處打磨，再向下焊垂直方向的焊縫，同時基層和復層界面附近焊接過渡層。這樣的焊縫不僅具有優(yōu)異的耐腐蝕性，致密性好，且接頭強度高，焊接質(zhì)量可滿足使用要求。

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)過小的氧含量使焊接過程中熔滴在過渡中不能充分燃燒，與母材之間不能很好地熔合，產(chǎn)生未焊透或未熔合現(xiàn)象。在小于3%的O2基礎上反復試驗后，確定在Ar中加入2%的O2，其焊接效果明顯改善。由于少量O2的作用，在底層焊接時，熔滴在過渡中得到了比較充分地燃燒，克服了純Ar焊接中電弧飄移和過渡金屬與母材不相熔的問題。同時O2的加入，提高了熔滴過渡的穩(wěn)定性，尤其在大電流的射流過渡中，改善了熔池的流動性，能夠較好地控制熔池形狀，有效克服了焊縫咬邊、飛濺等現(xiàn)象，使焊縫表面成型平滑、根部熔合良好，效果理想。

圖1 MMA焊與MAG焊焊縫示意圖

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