CN102463402B - 一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法 - Google Patents
一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法,包括如下步骤:焊接前将焊接件预热至85℃~100℃;施焊采用NiCrFe-3焊条;施焊过程中焊接件温度控制在90℃~110℃之间;用烘焙后的NiCrFe-3焊条,短弧间接施焊;焊接后对焊接件进行整体保温时效处理,保温温度为60℃~80℃。采用以上焊接工艺和焊接材料焊接中、高碳钢件,焊接前通过对中、高碳钢件的预热及对焊条的烘焙,降低了后续焊接中焊接件的冷却速度,减少在焊缝中引起的内应力,在焊接过程中通过对焊接部位的锤击,既可细化晶粒消除部分焊接应力,又利于焊材与母材的熔合,解决了中、高碳钢在焊接过程中焊接内应力的消除问题,提高了中、高碳钢件在焊接中焊材与母材的熔合,使焊接后的中、高碳钢件的各项性能达到与原件相当的水平。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术,尤其涉及一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法。
背景技术
关于中、高碳钢的焊接,目前摆在我们面前的难题是:一、焊后变形;二、焊接过程中热裂纹的出现、焊好以后冷裂纹的出现。这些问题直接影响着我们的制造业和生产装置的各类中、高碳钢的焊接,也可以说是一个世界级的问题。因此,在选用焊接材料和焊接工艺上都具有很大的难度,所以中、高碳钢不开裂、不变形的焊接一直是困扰着企业和焊接材料科研工作者的一大难题。
目前,尤其是一些使用大型往复式压缩机的企业,所用压缩机的曲轴大多用中、高碳钢锻件制作,如果压缩机的曲轴产生裂纹,按国家规定均作报废处理。因为从国家标准来看,这类曲轴属五类锻件,所以对这类锻件的质量要求很高,不允许有裂纹、凹痕、非金属杂物等缺陷存在;如果是压缩机的曲轴曲柄R处产生裂纹那就更得报废,因为该部位是曲轴的应力集中区。一般压缩机的曲轴不属于易损件,不会有储备,若出现了问题,新买一根需要半年以上的时间,从生产的角度来讲根本不允许;一根大型压缩机的曲轴的自身价值就达七、八十万元,如果报废,会造成生产流程中断,给企业造成极大的经济损失。此外,对于中、高碳钢焊接的专利报道,目前还没有看到类似这方面的文献。
发明内容
本发明的主要目的在于针对中、高碳钢的焊接问题,而提供一种不开裂、不变形的焊接工艺方法。通过设定合理的预热参数,选择焊接材料,控制焊接件温度,并采取对焊接部锤击及焊接后对整体保温时效处理的方式,改善焊接性能,使焊接后的中、高碳钢件的各项性能达到与原件相当水平,实现了中、高碳钢焊接的不变形、不开裂。
本发明是通过实施下述技术方案来实现的:
一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)角焊接头处单边开50°~55°坡口,对接接头V字形单边开30°~35°坡口,其余按GB150焊接结构形式的规定执行;
(2)焊前打磨清除焊缝周边40mm范围内的铁锈、油污;
(3)焊接前预热温度:中、高碳钢件的预热温度为85℃~100℃,预热时间不少于48小时;
(4)施焊采用NiCrFe-3焊条,使用前将焊条在250℃温度下烘焙,保温时间不少于1小时;
(5)施焊过程中,焊接件温度控制在90℃~110℃之间;
(6)用烘焙后的NiCrFe-3焊条,短弧间接施焊,并在焊接间隙用铁锤的尖端快速敲击堆焊部位;
(7)焊接速度:60~80mm/min;
(8)焊接后进行中、高碳钢件整体保温时效处理,保温温度为60℃~80℃,保温时间不少于24小时。
采用以上焊接工艺和焊接材料焊接中、高碳钢件,焊接前通过对中、高碳钢件的预热及对所用焊条的烘焙,降低了后续焊接中、高碳钢件的冷却速度,减少在焊缝中引起的内应力,在焊接过程中通过对焊接部位的锤击,即可细化晶粒消除部分焊接应力,又利于焊材与母材的熔合,通过焊接材料的选择,和焊接工艺的合理确定,解决了中、高碳钢焊接过程中焊接内应力的消除问题,提高了中、高碳钢件在焊接中焊材与母材的熔合,使焊接后的中、高碳钢件的各项性能完全满足使用要求,甚至超过母材本身。
具体实施方式
实施实例
曲轴材质为50#锻钢,曲柄与主轴颈R处产生裂纹,对该曲轴进行焊接修复,包括如下步骤:
曲柄与主轴颈R处去除裂纹,深度30mm,面积30cm2,清除周边40mm范围内的铁锈、油污;
焊接前将曲轴放置加热箱恒温预热48小时,预热温度为90℃±2℃;
施焊前将NiCrFe-3焊条放置烘箱内,在250℃温度下烘焙,保温1小时后随用随取;
施焊过程中,曲轴温度控制在100℃±3℃;
用烘焙后的NiCrFe-3焊条,短弧间接施焊,其焊接速度控制在60~80mm/min,并在焊接间隙用铁锤的尖端快速敲击堆焊部位;
焊接完成后对曲轴整体保温时效处理,保温温度为75℃±2℃,保温时间不少于24小时。
使用这种焊接工艺方法和焊接材料修复中、高碳钢曲轴是公司经过了上百次以上的试验得出的可行方法。比如:1、自贡鸿鹤化工厂合成氨3D22大型压缩机曲轴材质50#钢,曲轴曲柄R处产生裂纹,采用本工艺方法和焊接材料加以修复,修复后的曲轴既不变形又没有冷、热裂纹出现,安装上机试运行720小时后,对曲轴进行无损伤探测,未发现任何异常问题,至今,该曲轴在机组中已累计使用了16年,期间曾多次对曲轴补焊部位进行着色探伤检查等检验,均未发现发现任何新的裂纹和变形;2、山东鲁南化肥厂合成氨4M24大型压缩机曲轴材质45#钢,曲轴也出现类似问题,也同样采用本工艺方法和焊接材料得以修复,修复后的曲轴至今使用良好。这都给企业解决了生产急需的难题,向中、高碳钢曲轴曲柄R处产生裂纹,焊接修复这样难度很大的课题采用本工艺和材料都能焊接修复,则遇到其它中、高碳钢的焊接问题,当然就能够迎刃而解了。上述事实足以证明这种中、高碳钢的焊接工艺方法的可靠,它开辟了一条中、高碳钢焊接既不变形又不开裂的先河。
Claims (1)
1.一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)角焊接头处单边开50°~55°坡口,对接接头V字形单边开30°~35°坡口,其余按GB150焊接结构形式的规定执行;
(2)焊前打磨清除焊缝周边40mm范围内的铁锈、油污;
(3)焊接前预热温度:中、高碳钢件的预热温度为85℃~100℃,预热时间不少于48小时;
(4)施焊采用NiCrFe-3焊条,使用前将焊条在250℃温度下烘焙,保温时间不少于1小时;
(5)施焊过程中,焊接件温度控制在90℃~110℃之间;
(6)用烘焙后的NiCrFe-3焊条,短弧间接施焊,并在焊接间隙用铁锤的尖端快速敲击堆焊部位;
(7)焊接速度:60~80mm/min;
(8)焊接后进行中、高碳钢件整体保温时效处理,保温温度为60℃~80℃,保温时间不少于24小时。
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