灰口铸铁壳体裂纹补焊方法

Repairing method of grey cast iron shell crack
ZHOU Tongli （ Qingdao Soda Ash Industrial Co． ， Ltd． ， Qingdao 266043 ， CHN） 我公司压缩车间的透平压缩机壳体加强筋部位出 现裂纹。透平压缩机壳体材料为 HT250 灰口铸铁， 产 生裂纹的加强筋的厚度为 20 mm， 壳体的裂纹成线状 延伸。 透平压缩机是公司纯碱生产线上运转的设备， 长 期连续运转使用， 若需维修时可以短暂停车， 然后急需 投入生产运行。压缩机壳体出现裂纹后， 急需更换或 者修复壳体， 如果更换壳体需要联系生产厂家， 再加工 备件， 需要很长一段时间； 补焊修复壳体较快， 但是该 件材料为灰口铸铁， 焊接难度较大， 而且大面积的铸铁 件裂纹补焊很难获得成功， 极易出现焊后裂纹 。 灰口铸铁补焊， 当焊缝强度较高而母材强度较低 时， 容易产生剥离； 大面积的裂纹补焊尤其不容易获得 成功。因此在制定补焊工艺时， 对铸件的缺陷要进行 具体分析， 尽量减小熔合比， 调整热影响区， 松驰焊接 应力， 才能使大面积的裂纹补焊获得成功 。 类似碳钢件的焊接工艺， 导致焊后焊接部位出现裂纹， 补焊失败。 为此， 专门针对铸铁件的特点， 制定专门焊接工艺 规程（ WPS） ， 第二次焊接效果基本满足要求。 下面详 细介绍灰口铸铁 HT250 的焊接ห้องสมุดไป่ตู้艺规程。
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该工艺优点
（ 1 ） 简便易行， 效果良好。 （ 2 ） 大大缩短维修周期， 2 天内即可完成。 （ 3 ） 不用重新制作壳体零件， 减少制作成本 。 （ 4 ） 延长设备使用寿命， 满足设备使用要求， 提高
设备利用率。
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结语
采用以上工艺补焊后， 经焊缝质量检查， 成形良
好， 没有发现裂纹及渗漏现象， 达到了质量要求， 满足 多层多道焊时， 采用合理的焊接顺序， 其主要原因 也是为了分散热量， 关键是在坡口两侧与母材交界的 那一层焊道上， 要严格控制电流， 运条要快， 必须使焊 缝与母材熔合良好； 中间的焊道， 因为使用纯镍焊条， 其焊缝金属的塑性会较好。 采取合理的焊接顺序， 能 有效地防止半熔化区的 “焊缝剥离” 。 （ 5 ） 锤击焊缝。锤击焊缝时温度应在 400 ℃ 以上 进行， 用小圆头锤锤击焊缝， 使焊缝金属延展， 最大限 度消除残余应力。 合理锤击焊缝， 是减小焊接应力的有效措施。 但 需注意， 第一层焊缝和最后一层焊缝不宜锤击， 其他各 层均要锤击。 （ 6 ） 采用断续焊、 分散焊。 断续焊是焊一段后停 以 留片刻， 待工件冷到 50 ～ 60 ℃ 时再焊下一道焊缝， 防止热量集中。分散焊是在一个部位焊一段后再到另 一部位焊接， 以减小温差和应力。 设备使用要求。 通过对 HT250 灰口铸铁的补焊， 结果证明选定的 工艺方案是可行的。 采用正确的焊接工艺规程， 合理 锤击焊缝， 调整焊接热的输入， 可避免因热应力诱发裂 纹的产生。正确的焊前预热和焊接后热措施及缓冷措 施， 可避免接头产生淬硬组织， 并有效防止裂纹的产 生。 以后， 其他铸铁件的裂纹等类似问题也可参照该 焊接工艺规程执行。 参 考 文 献
（ 4 ） 采用多层多道焊。 补焊工件较厚， 坡口截面 较大， 采用多层多道焊。焊缝截面较大， 产生的收缩应 力很大， 容易形成焊缝剥离。多层焊时， 与母材相连接 的第一层焊缝质量十分关键， 一定要细心施焊 。 采用合理的焊接顺序（ 1 →2 →3 →4 →5 →6 ） ， 如图 2 所示。
（ 10 ） 检验。焊接接头进行外观检查， 焊接表面不 得有裂纹和夹渣， 合格标准符合有关规定 。
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焊前准备
（ 1 ） 开坡口。 采用机械方法， 在裂纹开裂部位用
磨光机磨出坡口， 并打磨光滑。开坡口时要排除裂纹， 坡口底部呈圆弧状， 如图 1 所示。 （ 2 ） 焊前清理。坡口表面及两侧各 10 mm 范围内 应将氧化皮、 水、 铁锈、 油污、 积渣和其他杂质清理干 净， 直到露出金属光泽为止。
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焊接工艺规程（ WPS） 及工艺重点分析
（ 1 ） 焊前预热。焊前将坡口周围预热至 200 ～ 250
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焊接试验
由于以前没有经验可以借鉴， 为此专门做了一个
℃， 以缩小焊接后焊缝与母材的温差， 减慢冷却速度， 防止热影响区产生淬硬组织， 并可有效地防止裂纹的 产生。 该焊条 （ 2 ） 焊条烘干。 选用纯镍的铸 308 焊条，
采用分散焊、 断续焊， 调整焊接热输入， 其目的是 为防止局部金属过热， 避免因热应力而诱发裂纹的产 （ 7 ） 每层焊后清熔渣。 多层多道焊时， 应注意层 间和道间清理， 将焊缝表面熔渣、 有害氧化物、 油脂、 锈 迹等清除干净后再继续施焊。 （ 8 ） 对接焊缝低于母材时必须补焊， 其增高量不 应大于 3 mm。 （ 9 ） 焊接后热措施及缓冷措施。 焊后立即在焊接 区周围 200 mm 范围内， 加热到 200 ～ 350 ℃ ， 用岩棉 板复盖保温 30 min 使之缓慢冷却。 焊接后热措施及缓冷措施， 能使工件与焊缝的温 差缩小， 减慢冷却速度， 防止热影响区产生淬硬组织， 并可有效地防止裂纹的产生。
焊接试验， 使用以前报废的其他壳体（ HT250 ） 零件做
试验。第一次由于焊接没有针对铸铁件的特点， 有 较好的抗裂性能和切削加工性能， 采用 将铸铁焊条铸 机床的精度不足等等都可能产生以上问题 。 安装不良、 安装位置与丝杠不同轴， 即： 编码器轴心线与丝杠轴心 但该故障周期性出现， 有一定规律， 一般应与主轴的位 置反馈系统有关， 但仔细检查机床主轴各部分， 却未发 现任何不良。仔细观察振纹与 X 轴的丝杠螺距相对 应， 因此对 X 轴进行了检查。 其结构是伺服电动机与 滚珠丝杠间通过齿形带进行联接， 位置反馈编码器采 用的是分离型布置。 检查发现 X 轴的分离式编码器 线不在同一直线上， 从而造成了 X 轴移动过程中的编 码器的旋转不均匀， 反映到加工中， 则出现周期性波 纹。重新安装、 调整编码器后， 机床恢复正常。 （ 编辑 孙德茂）
（ 收稿日期： 2010 － 12 － 11 ） 文章编号： 111041 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。
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308 焊接前经 150 ℃ 左右烘焙 2 h。 （ 3 ） 小电流、 浅熔深。 采用较小的焊条直径和较 小的电流焊接， 在保证焊缝与母材良好熔合的前提下 有较浅的熔深。 选用焊条直径 3. 2 mm， 电流 90 ～ 100 A， 采用直流正接， 手工电弧焊。 生。
灰口铸铁壳体裂纹补焊方法
周同利
（ 青岛碱业股份有限公司， 山东 青岛 266043 ） 摘 要： 透平压缩机壳体材料为 HT250 灰口铸件， 其加强筋部位出现裂纹， 采用灰口铸件裂纹补焊方法， 使 焊缝有一定的塑性和强度， 并有较好的抗裂性能和机加工性能 。 关键词： 灰口铸铁 补焊 焊接工艺 热影响区 中图分类号： TH17 文献标识码： B
［ 1］陈祝年． 焊接工程师手册［ M］ ． 北京： 机械工业出版社， 2002． ［ 2］全国压力容器标准化技术委员会制造、 设计分委员会． JB / T4709 — 2000 钢制压力容器焊接规程［ M］ ． 北京： 机械工业出版社， 2000．
（ 编辑
吕伯诚）
（ 收稿日期： 2010 － 08 － 18 ） 文章编号： 111042 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。
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