烘干筒彈簧連接板開(kāi)裂原因分析及處理

李江

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司港務(wù)原料總廠，安徽馬鞍山 243000）

烘干筒彈簧連接板開(kāi)裂原因分析及處理

李江

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司港務(wù)原料總廠，安徽馬鞍山 243000）

分析3.8×35 m高效烘干筒12塊彈簧連接板根部出現(xiàn)不同程度開(kāi)裂現(xiàn)象的原因，給出修復(fù)方案和焊接過(guò)程中的操作要領(lǐng)。

連接板；開(kāi)裂；修復(fù)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.28

1 問(wèn)題

1臺(tái)3.8 m×35 m高效烘干混勻機(jī)投產(chǎn)使用1 a后，回轉(zhuǎn)彈簧連接板根部出現(xiàn)多道貫穿裂紋（裂紋位置見(jiàn)圖1），且裂紋呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)散的趨勢(shì)，設(shè)備存在安全隱患。

圖1 裂紋位置

2 檢測(cè)結(jié)果及原因分析

2.1 無(wú)損檢測(cè)

采用連續(xù)磁化法，對(duì)連接板開(kāi)裂部位進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)（UT）。檢測(cè)12塊連接板后，共發(fā)現(xiàn)13處不同程度的裂紋，其中2塊連接板左右兩側(cè)均開(kāi)裂，裂紋形貌見(jiàn)圖2。

圖2 裂紋形貌

2.2 原因分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看，對(duì)照?qǐng)D紙分析制造安裝過(guò)程，從設(shè)計(jì)、制造、使用等方面入手[1]，判斷產(chǎn)生裂紋的主要原因。①焊接缺陷。連接板與筒體焊接工藝不合理，焊縫過(guò)長(zhǎng)，連接板兩側(cè)焊縫超過(guò)倒角，造成開(kāi)裂處應(yīng)力集中。②長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行。烘干筒自投產(chǎn)以來(lái)，基本是滿負(fù)荷運(yùn)行，冬雨季甚至超負(fù)荷運(yùn)行，作業(yè)強(qiáng)度高，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致連接板出現(xiàn)疲勞損傷。③連接板材料不符合要求。連接板材料為Q235，強(qiáng)度較低，不適合應(yīng)用于有交變應(yīng)力的回轉(zhuǎn)連接。連接板應(yīng)選擇具有較高強(qiáng)度和綜合性能的低合金結(jié)構(gòu)鋼。

3 解決方案

3.1 工藝流程

工藝流程：施工機(jī)具準(zhǔn)備→烘干機(jī)停止使用→搭建腳手架→確認(rèn)處理位置→打止裂孔→清除裂紋→UT探傷檢驗(yàn)→安裝、焊接補(bǔ)強(qiáng)板→拆除腳手架→交工恢復(fù)生產(chǎn)。

3.2 施工步驟

（1）施工機(jī)具準(zhǔn)備完畢后，將烘干混勻停機(jī)并轉(zhuǎn)動(dòng)到施工位置，搭建操作平臺(tái)。

（2）將待處理區(qū)域污物清理干凈。

（3）由專業(yè)檢測(cè)公司采用無(wú)損檢測(cè)的方法，確認(rèn)裂紋的具體位置。采用角向磨光機(jī)清理裂紋附近區(qū)域，打磨至露出金屬光澤。裂紋兩側(cè)各200 mm范圍內(nèi)不得有油污、油漆、鐵銹、焊疤、氧化殼等雜物。

（4）由于裂紋的位置無(wú)法使用磁力鉆在裂紋兩端打止裂孔，使用碳弧氣刨在裂紋端部打止裂孔，打孔直徑10～14 mm，打孔位置由無(wú)損檢測(cè)確認(rèn)裂紋端部的標(biāo)記為準(zhǔn)。

（5）裂紋清除采用碳弧氣刨方式，碳弧氣刨工藝參數(shù)：碳棒直徑8 mm，電弧長(zhǎng)度1～3 mm，空氣壓力0.6～-0.8 MPa，電流400～ 500 A。清除后用角向磨光機(jī)，將氣刨過(guò)程產(chǎn)生的氧化物和碳化物打磨干凈。清除后的坡口形狀尺寸見(jiàn)圖3。

圖3 清根處理后的坡口形狀尺寸

如圖3所示，清除裂紋采用Φ8 mm碳棒，貫穿性裂紋需清除到根部并預(yù)留2～3 mm間隙以保證焊透，所有裂紋完全清理完畢后，再進(jìn)行焊接。

3.3 焊接

（1）焊接工藝。①采用焊條電弧焊工藝。②焊接設(shè)備使用ZX7-400焊機(jī)。氣刨使用ZD5-1000多功能弧焊整流器。③主材為 A3，焊材采用 E4315焊條或 E4316焊條。焊材均需有質(zhì)保書(shū),焊前使用焊條烘干箱烘干，烘干溫度 350～400℃，保溫2 h，烘好的焊條放在 100℃的保溫筒內(nèi)，隨用隨取。嚴(yán)禁使用受潮的焊條，焊條技術(shù)條件應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。④焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電弧焊焊接工藝參數(shù)

（2）技術(shù)要求。裂紋清理時(shí)要徹底，不得有殘留存在。焊接時(shí)，層與層之間的焊渣清除干凈，焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有熔合不好或其他缺陷時(shí)必須立即打磨清除干凈后再繼續(xù)施焊；返修焊接至平齊于母材即可。焊接速度根據(jù)焊縫與母材的熔合情況控制，焊接過(guò)程中采用風(fēng)動(dòng)扁鏟對(duì)每層焊道進(jìn)行清渣及捶擊處理，以消除部分焊接應(yīng)力。焊接完畢后，焊縫表面不得有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。

圖4 補(bǔ)強(qiáng)板

（3）安裝、焊接補(bǔ)強(qiáng)板。待裂紋補(bǔ)焊焊縫焊接完畢后，將高出母材的焊縫打磨至與母材平齊，然后安裝補(bǔ)強(qiáng)板，補(bǔ)強(qiáng)板安裝、焊接示意見(jiàn)圖4。補(bǔ)強(qiáng)板采用14 mm厚鋼板氣割下料加工而成。安裝時(shí)覆蓋于彈簧板，焊接時(shí)焊接補(bǔ)強(qiáng)板兩側(cè)搭接角焊縫，焊腳尺寸12 mm連續(xù)焊縫，補(bǔ)強(qiáng)板兩端面不焊。焊條采用E4316或 E4315焊條，工藝與處理裂紋焊縫相同。

（4）焊后表面清理。焊后將焊縫表面及周圍區(qū)域的所

有臨時(shí)支撐拆除，將焊疤、焊接飛濺物等用角向磨光機(jī)打磨干凈。

（5）焊后檢驗(yàn)。外觀檢查：焊縫表面不允許有裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣等焊接缺陷的存在。內(nèi)部檢測(cè)：內(nèi)部檢測(cè)主要用于補(bǔ)焊裂紋焊縫的檢測(cè)（安裝補(bǔ)強(qiáng)板之前），焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷，檢查等級(jí) B級(jí)，鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)（JB/T 4730—2005），缺陷評(píng)定等級(jí)≥Ⅰ級(jí)。

4 修復(fù)效果

經(jīng)過(guò)加固后的連接板，使用效果較好，裂紋修復(fù)近1年，未發(fā)現(xiàn)新的裂紋產(chǎn)生，排除了設(shè)備運(yùn)行中存在的安全隱患，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

［1］宓為建，劉園，沈一飛.大型港口機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與裂紋控制技術(shù)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2014.

TF321.1

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〔編輯 李 波〕