浅谈异种钢角焊缝出现裂纹的原因及对策

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存 ，从而导致该窑异种钢焊缝经常 出现裂纹 ， 直至锡精矿以细粒 形式下漏外泄 ，由于焊缝 被 锡精矿 以 “ 杂质”形式 污染 ，又掺杂在异种钢
某公 司熔炼车 间炼前处理 系统是锡精矿炼 前脱砷 、硫主要体系 ，是顶 吹炉强 化还 原熔炼 的原料 供应保 证。冷却窑是炼 前处理系统 主要
应力集 中度更高 ，应力损伤加大 ，在原焊缝上
堆积焊条越密集 、应力越大 ，对焊缝产生的影 响越大 。据资料证 明，焊缝根部保证完全熔化，
能使角焊缝 的疲劳强度提高３ ～ １ ３ 倍 ，对低碳合
金钢的效果更加显著 。
２ ． ３ 焊 缝位 置 影 响
焊缝原来的位置在７ ５ ０ ｍ ｍ 处 ，长期 困扰的
冷却窑从进 Ｖ Ｉ 开始呈前细后粗的圆筒状 ，
即前面一段长度３ ０ ０ ｍ ｍ、直径 １ ４ ０ ３ ｒ ｎ ｍ 型号为１ ｃ 卜
１ ８ Ｎ ｉ ９ Ｔ ｉ 的奥氏体不锈钢 （ 以下简称Ａ）与后面一 段长度７ ４ ０ ０ ｍ ｍ，直径１ ６ ０ ０ ａ ｒ ｍ的普通Ａ ３（ Ｑ ２ ３ ５ ） 钢连接。焙烧物料通过窑 内水循环 系统从７ ｏ ｏ ￣ ｃ
名称 转速 （ ｒ ／ ｈ ） ｌ 温度 （ ℃） ｌ 处理量 （ ｔ ／ 班） ｌ 简体长度 （ ｍ ｍ） 焊缝周长 （ ｍ ｍ： 工 作参数 ２ ６ ７ ｌ ７ ０ ０ ｌ ３ ５ ｌ ７ ４ ０ ０ ４ ３ ９ ６
表２ 冷却 窑物 理 数 据 表
线膨胀 系数 体积膨胀 系数 厚 度 （ ｍ ｍ
图１ 冷却 窑体 角焊缝 位置及 局部放大示意图
左右降至２ ｏ ｏ ｏ ｃ 左右 ，为物料 的输送提供便利条 件 。因设备制造需要 ，冷却窑需要进行异种钢
角焊接 ，但是受现场环境 的影 响 ，焊缝容 易出 现裂纹 。冷却窑体角焊缝位置及局部放 大如 图
１ 所 示
名称
Ａ 不锈 钢 Ａ３ 钢
温处理。因为高温 、冷却 、扭矩等各种因素并
作者简介：ｆ ｉ ｉ ｊ － 平（ １ ９ ５ ９ 一） ， ．大学 ｔ ； － 科 ，机械高级 １ 帅．焊１ ： 弩 组长 ． 从事没备管理 Ｉ 。 ｆ １
Ｊ 一６０ 现代焊接 ２ ０ １ ４ 年第１ 期 总第 １ ３ ３ 期
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１ 焊缝情况
２ ３ ． ０×１ ０ １ ’７×１ ｎ ７ ０ ． ０Ｘ １ Ｏ ４ ３ ． ５ ｘ１ ０ １ ０ １ ２
２ 焊缝裂纹产生 的原 因
２ ． １ 焊缝 自身 影 响
焊缝 的致裂因素很多，包括 ：熔合 比不合适
导致热裂纹 、两种材料的热导率和线膨胀系数差 异太大导致的高应力状态 、氢在两种金属中的溶 解度不同导致 的延迟裂纹 、在碳钢一侧其它金属 元素渗入 ，导致 的金属硬度增加 ，塑性降低产 生裂纹 、高温加热一段时间后 ，Ａ 不锈钢出现冲 击韧度下降导致金属脆化而出现裂纹 、角焊缝 的 应力集 中系数 高 ，疲劳裂纹的可能性增大 、焊 缝缺陷特别是未焊透对Ａ 不锈钢的影响等 。 这些致裂因素又可 以归纳为３ 类： （ １ ） Ａ ＋ Ａ ３ 的异种钢焊缝材料不同，即物理 特性不同导致的脆 、硬 、高应力而 出现裂纹 ；
设备之一 ，各种高砷 、硫物料经过６ ８ ０ － ７ ０ ０ ￣ Ｃ 的
焊缝处 ，导致 该焊缝 的焊 补异常 网难 ，以至屡 焊屡裂 ，给现场作业环境 和车问安全生产造成 极大 闲扰 。经过多年的跟踪调查 和实践摸索 ， 找到了一种能有效解决 陔焊缝焊接难的方法 。
高温焙 烧 ，焙烧后 的锡精矿需 经冷却 窑进行 降
焊缝裂纹 （ 当时裂纹可 以达￣ ｌ Ｊ ３ ０ ｍ ｍ 的宽度 ）反
馈 到制造商 ，制造商对新窑进行 了工艺改进 ，
把焊缝改到距入 口处３ ０ ０ ｍ ｍ 的地方 ，明显延长 了
（ ３ ） 焊缝所处工作环境导致 的裂纹 和再热 裂纹等。
２ － ２ 生产 环 境 影 响
该焊缝的使用寿命 。 如 图２ 的不同设计方案 比较 ，焊缝所处位置 不 同 ，效果 大不 同 ，所 以合理 的焊接接头位置
点 （ ａ ） 推荐的方案
少应力 ），克服裂纹的再次出现 。
３ ＿ ２ 坡 口制 作
◇
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焊 缝 因及对 策
云南锡业集团公司研角焊缝裂纹产生的因素，提出改善的措施，采取类角铁的方式改善焊接 ，
阐述了实施过程和操作要领 ，对解决异种钢角焊缝裂纹提供借鉴经验。
关键词 ：异种钢 ：角焊缝 ；裂纹 ；类角铁 改善焊 ；操作要领
从 表中数据可 以看 出，窑体本身就是一个 应力 悬殊的运动体 ，因此 焊缝 的坡 口制备对应
力的影响十分 明显。
（ 如裂纹 、未熔合 、未焊透 ）比圆角的缺陷 （ 如
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３ ． １ 焊条选用
选用Ａ ３ ０ ２ 焊条 ，因为该焊条能使 焊缝金属 呈现双相组织 （ 双相组织能提 高焊缝韧性 ，减
焊缝所处工作环境和设备本身 的位置较为 特殊 ，其 “ 生存 ”环境异常恶劣 ， “ 任务”异 常繁 重。冷却窑体 运行参 数及 自身材料情况如
表１ 、表 ２ 所示。
决定焊缝的使用寿命 。
２ ． ４ 焊 接技 术 影 响
角焊异种钢要开深坡 口，力求将焊接缺陷
降到最低 ，据 资料表 明 ，应力影 响的大小与缺 陷的种类 、尺寸 、方 向和位置有关 。片状缺陷
（ ２ ） 焊接技术和条件 （ 比如坡 口状态 ） 导 致裂纹 ；
角焊缝的应力集 中度是所有焊缝中最大 的， 采用合理的坡 口制备 ，焊缝采用 圆滑过渡形式，
对厚件削薄处理等都可 以降低应力集 中度。而 对接焊缝是所有接头 中应力集 中度最小的。如
果是大件配小件 ，厚件配薄件 、制备不合理时，