30mm卷板機上輥焊補工藝分析

舒仲連 段江麗 陳瑞路

摘 要：30mm卷板機上輥斷裂，分析上輥材料42CrMo鋼焊接性能，選擇焊接材料，確定焊前、焊后熱處理工藝，制定具體焊接工藝方案，解決實際問題，檢測焊接質(zhì)量，實際使用證明焊接效果良好。

關鍵詞：焊接性能分析；焊接工藝；焊接方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.039

鄭州鍋爐股份有限公司30mm卷板機上輥在使用過程中端部斷裂，卷板機上輥的材料為42CrMo，湖南省工業(yè)技師學院機械系和鄭州鍋爐股份有限公司工藝處研究決定采用焊接方法進行修補。

1 工藝方案總體分析

首先，明確卷板機上輥的材料為42CrMo，鋼的平均含碳量為0.42% 左右，碳當量值高達0.893%，由于碳含量高，焊縫結晶溫度區(qū)間較大，偏析傾向大，焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋。淬硬性大，焊件剛性大，焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋，總體來說該鋼焊接性能較差。

其次，為了避免焊接接頭氫含量較高的影響，防止延遲裂紋的產(chǎn)生，結合42CrMo鋼的可焊性特點以及卷板機上輥的工作特點，合理選擇焊接材料，經(jīng)綜合考慮最后決定選擇E5515-1CM焊條。

最后，為了避免焊接冷裂紋的產(chǎn)生，選擇合適的預熱溫度，同時，為了減少和消除焊接殘余應力，均勻焊接組織，加速焊縫中氫的擴散，焊后采用較高溫度的去應力退火工藝。

2 工藝方案具體實施

（1）上輥中心加工芯軸孔，采用芯軸定位斷裂的兩部分，芯軸材料為45鋼，加工芯軸。

（2）焊件對裝定位，焊接接頭坡口加工，有關參數(shù)如圖1所示。

（3）焊接工藝。1）采用焊條電弧焊進行施焊，選擇焊條為E5515-1CM，焊條直徑規(guī)格為φ4、φ5兩種，焊條使用前經(jīng)350～400℃烘干處理，烘干時間1小時，保溫筒接好電源線，烘干后的焊條放入保溫筒內(nèi)隨用隨取。2）焊前將焊接區(qū)及周圍100mm范圍內(nèi)的油、污、銹、水、渣等一切雜質(zhì)清理干凈。3）焊前在坡口邊緣外至少150mm范圍內(nèi)進行預熱，預熱溫度為250-300℃。焊前采用便攜紅外線測溫儀進行檢測，焊前測量輥端部中心溫度是否達到預熱溫度。4）定位焊必須預熱后進行，預熱溫度在250-300℃范圍內(nèi)，定位焊焊接長度≥40毫米，定位焊工藝要求不能存在缺陷，如夾渣、氣孔及焊瘤等。5）焊接工藝參數(shù)選擇如表1。6）焊接過程中應控制道間溫度為250-350℃，焊接過程應盡量連續(xù)施焊，否則暫停狀態(tài)須進行保溫，再次施焊須重新進行預熱。7）多層多道焊每個焊層厚度不大于焊條直徑，每條焊道在引弧處、收弧處錯開，收弧時填滿弧坑。在焊接過程中，對每層焊道必須進行認真檢查，對焊道中已經(jīng)產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷必須徹底清除，然后再重新焊接。8）用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反，目的是為了減小焊接應力。

（4）焊后熱處理。1）焊接完畢應立刻進行局部熱處理。2）加熱帶范圍：為焊縫邊緣外至少加200mm。3）保溫層范圍：加熱帶范圍外至少加200mm。可采用巖棉等保溫材料進行保溫。4）測溫：采用熱電偶測溫，熱電偶應準確測量焊縫處溫度。5）熱處理溫度：680±20℃。6）升溫速度：50℃/h。7）保溫時間：360min。8）降溫速度：50℃/h。9）熱處理過程應有自動記錄儀記錄。

（5）超聲檢測。按JB/T4730.3-2005《承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測》的規(guī)定執(zhí)行超聲檢測，其檢測技術等級不低于B級；且焊接接頭的質(zhì)量等級不低于Ⅰ級方為合格。

3 補焊效果

2014年11月經(jīng)上述焊接方法修復斷裂的30mm卷板機上輥，實際載荷低一級使用，至今已經(jīng)3年有余，情況良好，從而驗證了我們的修復工藝正確有效。

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作者簡介：舒仲連（1973-），男，湖南湘鄉(xiāng)人，碩士研究生，高級講師，教研室主任，主要研究方向：職業(yè)教育機械類專業(yè)教學。