大型铸钢件裂纹的修复工艺

1、大型铸钢件裂纹的修复工艺作者：陈瑜，彭祖国来源：科技创新与生产力2012年第11期陈瑜，彭祖国（重庆钢铁集团建设工程有限公司，重庆400084）摘要：通过理论分析和实践总结，提出了“薄层嵌补法”的修复工艺。该工艺方法效果较好，简单实用，其修复部位结构强度等于或大于原材料强度，有效地解决了大型中碳钢的铸造钢件裂纹修复的问题，使本来已报废的设备重新得以利用，修复成本十分低廉。关键词：铸钢件；焊接；薄层嵌补；缺陷修复中图分类号：TG456文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.l674-9146.2012.11.0721工件概况重庆特钢公司薄板轧机机架，材料牌号ZG35铸钢件。图纸技术条

2、件注明：材料机械性能抗拉强度ob25kg/mm2,os229kg/mm2，6s22kg/mm2。外形尺寸4900mmX2400mm，立柱截面为700mmX400mm，机架单件重26.4t。机架裂纹和机架修复工艺见图1和图2。3邛样L坚图1机理:民筑IW1一/:-:Jnirinr总援讣益2清除裂纹及坡口制备2.1清除裂纹及制备焊接坡口裂纹长度确定后，采用机械方法清除裂纹，刨削加工。由于机架厚度为400mm，裂纹在材料中的走向不易稳定，其铸造钢件裂纹可同时产生多条，且倾斜，故采取宽坡口，用钢板填充焊接法，以减少焊接残余应力和焊接变形。坡口制备见图3。J1HI.,1.11畏故捷釣鹑0EH1国3玻口制

3、备裂纹清除，焊接坡口制备后，对坡口表面进行着色探伤检查，确定裂纹是否清除干净。2.2嵌补块制备根据图纸标注材料的机械性能确定，选用材料为Q235B，规定为20mm钢板作填充块，尺寸应符合图4。f她扎，毎块相丑交铀图4折帰村料尺寸3抗裂性工艺试验3.1试验目的由于机架裂纹修复为拘束条件下焊接，进行抗裂性试验以确定合理的焊接工艺参数，保证机架的修复质量。3.2试件制备试件尺寸、试件装配见图5。由5flR.JL3.3试件焊接试件制备2组：一组采用预热250C300C后焊接，另一组采用常温焊接。焊条采用结427,第一道焊用3.2mm焊条，以后各层采用4.0mm焊条，试件焊缝余高01mm,采用多层焊接，

4、每层焊道应锤击，以减少焊接应力的附加影响。3.4试件检验试件在焊后冷却，并静置48h后，进行切片检验，采用机械方法切取试件。试样制备后采用渗透探伤方法检验表面裂纹长度，也可采用5倍放大镜测定。3.5试验记录记录应包括下列内容：试验日期、环境温度湿度；预热温度及层间温度；焊条牌号、规格及焊接电流、电压、焊接速度等；焊接电源的种类、极性；加热状态及冷却速度；检验结果及操作者等。4焊前准备4.1焊接设备ZX-400B硅整流焊机2台、碳弧气刨设备1套（备用）、角向砂轮及磨头、打渣机1套（打渣锤击两用）。4.2焊工要求焊工须持有压力容器焊工资格证书，工作多年，经验十分丰富的优秀焊工。4.3坡口清理和装配

5、嵌补块采用型号为结427，3.2mm焊条定位焊，见图6。定位焊长度5060mm，焊条使用前应按说明书规定烘烤、保温。4.4焊前预热1）预热作用及目的。轧机机架预热后，能减缓焊接金属的冷却作用，减少焊接层液态金属的偏析，增加层间结晶的间隔时间，减少热应力产生，同时使基体金属在马氏体相变以上的温度，可以进行比较充分的分解，也就尽可能避免熔合区焊缝金属马氏体相变，最终防止出现焊接裂纹。2）预热工艺（温度曲线）见图7。i/h酣规热工艺（醍度曲嗚5焊接1）将工件按图8放置即可焊接，第一道封底焊采用直径3.2mm焊条，以后各层采用4.0mm焊条，每层焊道宜薄，层间用打渣机对焊缝进行锤击，焊缝表面低于板材，

6、焊接电流可适当偏大一些。焊接完成后，检验焊缝表面缺陷，方可装配第二块，焊接方法同第一块，以此类推，当正面焊接完成后，将机架翻面，继续进行嵌补焊接，共嵌补焊接20块，注意嵌补块紧密结合。2）焊接顺序。每块嵌补钢板焊接只焊图8中1,2,3位置，焊接位置4必须等全部嵌补完成后最后焊接。3）焊接检验。由于该工件为铸造钢件，表面粗糙，且厚度大，此种嵌补方式无法进行超声波探伤，故采用专人层间焊接检验，用5倍放大镜观察，作出检验原始记录。6退火焊接完成后，机架应尽快放入加热炉进行消除应力退火，将工件缓慢加热到500C650C保温，缓冷到300C空冷或随炉冷却。按相关热处理工艺进行，工件热处理后，应出具热处理

7、曲线图（见图9），此工件热处理时，应注意摆放平整，防止变形。国g热坯理阿绸图7采用薄层嵌补与常规开坡口焊接比照1）常规开坡口法，以1号机架裂纹为例，坡口制备见图10。坡口形式按GB98588气焊、手工焊及气体保护焊焊缝的基本形式与尺寸，见图11。2）采用开坡口直接焊接时存在下列问题：一是此种U型坡口加工困难（坡口未能开通）。二是焊接填充金属需200kg以上，焊接量巨大，大量的焊接金属会造成有害物质偏析，且造成粗晶区，使焊缝金属产生脆化。三是大量的焊接金属使轧机机架造成应力集中和严重变形，这种应力集中极易在工件其他完好部位造成新的裂纹。某公司已采用此种方法对薄板轧机机架修复过三次，结果均造成裂纹

8、，修复未能成功。3）薄层嵌补块法。本修复工艺的创新之处就是利用薄层嵌补块的嵌补方法，对大型、特大型中碳钢铸造钢件裂纹等各种材料缺陷进行修复，使本来报废的工件（设备）恢复原有形状和功能。使用“薄层嵌补法”，就是对工件裂纹（缺陷）采用较大面积的清除后，用1020mm的钢板制备坡口，用以填充工件缺陷清除部位，只焊接填充钢板四周，极大地减少了焊接量，避免了工件的焊接热变形和因焊接时产生的应力集中，从而解决了已往铸造钢件修复直接焊接时产生的几个问题：熔合区生成了马氏体组织；熔合区的碳扩散；焊接接头的残余应力。8结论技术人员已成功地为某钢厂修复了两套薄板轧机机架贯穿性裂纹，修复后的轧机机架经检查未出现任何变形，几何尺寸稳定，且修复部位美观，修复完成