CN104607827B - 一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法 - Google Patents

一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法 Download PDF

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Abstract

一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法，涉及一种钢金属焊接方法，所述方法包括以下步骤：首先堆焊过渡层，对铸钢焊接面进行清理，后在铸钢焊接面预堆焊奥氏体焊缝金属,用焊条电弧焊在铸钢焊接面上堆焊，然后对钢开坡口，将钢和铸钢焊接接头点焊牢固，对钢和铸钢接头进行焊接，对盖面焊缝修磨，在钢和铸钢接头焊接之后，对焊缝表面进行修磨，修磨焊趾，将焊趾修磨成圆滑过渡；焊缝修磨结束之后，对焊缝及其周围进行检测。该方法可以有效防止在铸钢侧产生裂纹，堆焊过程简单、可靠、高效。过渡层可以释放焊接时产生的焊接应力，经过对钢和铸钢焊接后检测，有效防止了在铸钢与钢焊接接头中，铸钢侧产生焊接裂纹。

Description

一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法
技术领域
本发明涉及一种金属焊接方法，特别是涉及一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法。
背景技术
铸钢与钢焊接接头中，在铸钢焊接接头处，采用焊条电弧焊预堆焊5毫米厚过渡层，过渡层为奥氏体焊缝金属，由于奥氏体焊缝金属过渡层具有很好的韧性和塑性并且过渡层厚度不大，在堆焊过渡层时不会在铸钢中产生较大的焊接应力，导致铸钢产生焊接裂纹。在铸钢与钢焊接时，利用过渡层释放铸钢产生裂纹的应力，可以有效防止铸钢与钢焊接时，在铸钢临近焊接接头处产生裂纹。
在工程结构中，异种钢焊接结构在工程各领域，如冶金、造船、工程机械等得到越来越广泛的应用，常制成铸钢件与焊接件相结合的铸焊结构，铸钢件不仅具有其他成型工艺难以得到的轮廓形状复杂的零件又能保持钢所具有的各种性能，这样不仅降低了成本而且简化了结构制造的工艺过程，但铸钢与钢焊接时通常会产生裂纹问题需要解决。
由于铸钢件内部常存在夹杂、气孔、疏松等缺陷，当铸钢件与钢板焊接时，经常在焊接接头铸钢一侧出现裂纹。产生裂纹的原因主要是铸钢件本身含有较多缺陷，而且塑性较差。当这些缺陷聚集并靠近焊接接头时，在拘束应力作用下，产生裂纹缺陷，危害非常严重，使铸钢构件在焊接结构中的应用受到限制。
铸钢构件在焊接中产生的裂纹用提高预热温度、降低焊接材料含氢量等方法均不能消除，探索防止在铸钢构件中产生裂纹的方法非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法，该方法用于铸钢和钢的焊接构件，在铸钢侧采用堆焊奥氏体焊缝金属过渡层的方法，堆焊方法为焊条电弧焊，堆焊过程简单、快速，利用过渡层释放铸钢产生裂纹的应力，可以有效防止在铸钢侧产生焊接裂纹缺陷的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
1、首先堆焊过渡层。对铸钢焊接面进行清理，清理掉铁锈、氧化皮和其他杂质，保证表面光洁。然后在铸钢焊接面预堆焊奥氏体焊缝金属，堆焊区域呈U形，除了在铸钢焊接端面堆焊外，在铸钢靠近端面的上下两个表面也要堆焊，堆焊的宽度要比盖面焊缝宽出10-15毫米以上，保证对接时的盖面焊缝与堆焊焊缝熔合，而不能直接与铸钢熔合。
采用焊条电弧焊在铸钢焊接面上堆焊，堆焊前不需要对铸钢进行预热，堆焊采用直流电焊机。
堆焊的焊接材料为焊条，焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米，堆焊前焊条应进行烘干，使用过程中应保持焊条干燥。
堆焊的焊接电流为120-140安培，电弧电压为23-25伏特，焊接速度为22-26厘米/分钟,电源极性为直流反接。
堆焊时采用直线焊道，焊条不进行摆动，每层堆焊的焊缝厚度为2.5-3.0毫米，在进行第二层堆焊前，将第一层的熔渣清理干净，第二层的堆焊面应保证平整。
堆焊结束后，将堆焊面清理干净，然后用渗透检测法对焊缝及近缝区表面进行仔细检测，堆焊表面不得有裂纹、未熔合等缺陷，如果发现缺陷需要修补。
2、然后对钢开坡口。在钢上开K形坡口，将钢和铸钢焊接接头点焊牢固。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热。
3、对钢和铸钢接头进行焊接。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热，选用直流钨极氩弧焊机。钢和铸钢接头根部的焊接首先采用打底焊，打底焊方法为直流钨极氩弧焊。打底焊的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。钨棒直径为2.5毫米，喷嘴直径10毫米，保护气体成分为氩气，纯度为99.99%，保护气体流量为12升/分。填充的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。打底焊的焊接电流100-120安培，电弧电压为8-10伏特，焊接速度为8-11厘米/分钟,电源极性为直流正接。
钢和铸钢接头填充及盖面的焊接都采用焊条电弧焊。填充及盖面的焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米。焊接电流为130安培，电弧电压为24伏特，焊接速度为16厘米/分钟,电源极性为直流反接。填充及盖面的焊接采用窄焊道，焊道宽度不大于15毫米。焊接正面时，当焊缝达到坡口深度的2/3后，停止焊接，将焊件翻转。翻转后焊接反面坡口，反面坡口全部焊接完毕，焊件再翻转回原先位置。最后将正面剩余的1/3坡口焊满，焊接过程结束。
4、对盖面焊缝修磨。在钢和铸钢接头焊接之后，对焊缝表面进行修磨，主要修磨焊趾，将焊趾修磨成圆滑过渡，避免在铸钢表面产生过大的应力集中而引起铸钢产生裂纹。
焊缝修磨结束之后，对焊缝及其周围进行检测，检测的方法是超声波检测和磁粉检测，未发现裂纹和其他缺陷，钢和铸钢的焊接满足设计和使用要求。
本发明的优点与效果是：
在铸钢与钢焊接接头中，铸钢侧很容易产生裂纹，采用在铸钢表面堆焊过渡层的方法可以有效防止在铸钢侧产生裂纹，过渡层采用焊条电弧焊进行堆焊，过渡层为奥氏体焊缝金属，过渡层具有很好的韧性和塑性，堆焊过程简单、可靠、高效。过渡层可以释放焊接时产生的焊接应力，经过对钢和铸钢焊接后检测，有效防止了在铸钢与钢焊接接头中，铸钢侧产生焊接裂纹。
附图说明
图1为铸钢与钢焊接接头铸钢侧裂纹示意图；
1-钢；2-焊接接头；3-铸钢侧裂纹位置，4-铸钢；
图2为铸钢表面U形堆焊过渡层示意图；
5-铸钢上表面堆焊过渡层；6-铸钢焊接端面堆焊过渡层；7-铸钢下表面堆焊过渡层；
图3为铸钢与钢焊接接头K型坡口示意图；
图4为铸钢盖面焊缝打磨示意图。
8-盖面焊缝与过渡层焊趾打磨；9-过渡层焊缝与铸钢焊趾打磨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
小型转炉托圈是由Q345钢扇形段与ZG270-500铸钢制作的耳轴块组成的焊接结构，铸件焊接性较差，由图1可以看出焊接裂纹在铸钢侧产生。采用提高预热温度、选用优质铁素体焊条以及气体保护焊等技术,均不能解决铸钢热影响区贯穿状裂纹。采用在铸钢表面堆焊过渡层的方法，使铸钢侧没有产生焊接裂纹。
1、首先堆焊过渡层。对铸钢焊接面进行清理，清理掉铁锈、氧化皮和其他杂质，保证表面光洁。然后在铸钢焊接面预堆焊奥氏体焊缝金属，由图2可以看出堆焊区域呈U形，除了在铸钢焊接端面堆焊外，在铸钢靠近端面的上下两个表面也要堆焊，堆焊的宽度要比盖面焊缝宽出10毫米以上，保证对接时的盖面焊缝与堆焊焊缝熔合，而不能直接与铸钢熔合。
采用焊条电弧焊在铸钢焊接面上堆焊，堆焊前不需要对铸钢进行预热，堆焊采用直流电焊机。
堆焊的焊接材料为焊条，焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米，堆焊前焊条应进行烘干，使用过程中应保持焊条干燥。
堆焊的焊接电流为130安培，电弧电压为24伏特，焊接速度为24厘米/分钟,电源极性为直流反接。
堆焊时采用直线焊道，焊条不进行摆动，每层堆焊的焊缝厚度为2.5毫米，在进行第二层堆焊前，将第一层的熔渣清理干净，第二层的堆焊面应保证平整。
堆焊结束后，将堆焊面清理干净，然后用渗透检测法对焊缝及近缝区表面进行仔细检测，堆焊表面不得有裂纹、未熔合等缺陷，如果发现缺陷需要修补。
2、然后对钢开坡口。由图3可以看出在钢上开K形坡口，将钢和铸钢焊接接头点焊牢固。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热。
3、对钢和铸钢接头进行焊接。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热，选用直流钨极氩弧焊机。钢和铸钢接头根部的焊接首先采用打底焊，打底焊方法为直流钨极氩弧焊。打底焊的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。钨棒直径为2.5毫米，喷嘴直径10毫米，保护气体成分为氩气，纯度为99.99%，保护气体流量为12升/分。填充的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。打底焊的焊接电流110安培，电弧电压为9伏特，焊接速度为7厘米/分钟,电源极性为直流正接。
钢和铸钢接头填充及盖面的焊接都采用焊条电弧焊。填充及盖面的焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米。焊接电流为130安培，电弧电压为24伏特，焊接速度为16厘米/分钟,电源极性为直流反接。填充及盖面的焊接采用窄焊道，焊道宽度不大于15毫米。焊接正面时，当焊缝达到坡口深度的2/3后，停止焊接，将焊件翻转。翻转后焊接反面坡口，反面坡口全部焊接完毕，焊件再翻转回原先位置。最后将正面剩余的1/3坡口焊满，焊接过程结束。
4、对盖面焊缝修磨。在钢和铸钢接头焊接之后，对焊缝表面进行修磨，由图4可以看出主要修磨焊趾，将焊趾修磨成圆滑过渡，避免在铸钢表面产生过大的应力集中而引起铸钢产生裂纹。
焊缝修磨结束之后，对焊缝及其周围进行检测，检测的方法是超声波检测和磁粉检测，未发现裂纹和其他缺陷，钢和铸钢的焊接满足设计和使用要求。
实施例2
剪板机机架经日久使用产生了断裂，在断裂处采用焊接方法修补。该机架由ZG270-500铸钢制成，铸钢含有较多铸造缺陷,焊接性较差。采用提高预热温度、选用优质铁素体焊条以及气体保护焊等技术,均不能解决铸件热影响区贯穿状裂纹。采用堆焊过渡层的方法，使铸钢侧没有产生焊接裂纹。
1、首先堆焊过渡层。对铸钢焊接面进行清理，清理掉铁锈、氧化皮和其他杂质，保证表面光洁。然后在双侧铸钢焊接面预堆焊奥氏体焊缝金属，堆焊区域呈U形，除了在铸钢焊接端面堆焊外，在铸钢靠近端面的上下两个表面也要堆焊，堆焊的宽度要比盖面焊缝宽出10毫米以上，保证对接时的盖面焊缝与堆焊焊缝熔合，而不能直接与铸钢熔合。
采用焊条电弧焊在铸钢焊接面上堆焊，堆焊前不需要对铸钢进行预热，堆焊采用直流电焊机。
堆焊的焊接材料为焊条，焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米，堆焊前焊条应进行烘干，使用过程中应保持焊条干燥。
堆焊的焊接电流为120安培，电弧电压为23伏特，焊接速度为22厘米/分钟,电源极性为直流反接。
堆焊时采用直线焊道，焊条不进行摆动，每层堆焊的焊缝厚度为2.5毫米，在进行第二层堆焊前，将第一层的熔渣清理干净，第二层的堆焊面应保证平整。
堆焊结束后，将堆焊面清理干净，然后用渗透检测法对焊缝及近缝区表面进行仔细检测，堆焊表面不得有裂纹、未熔合等缺陷，如果发现缺陷需要修补。
2、然后对铸钢开坡口。在铸钢上开V形坡口，将铸钢焊接接头点焊牢固。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热。
3、对铸钢接头进行焊接。焊接之前，对坡口面进行清理，焊接接头不需预热，选用直流钨极氩弧焊机。铸钢接头根部的焊接首先采用打底焊，打底焊方法为直流钨极氩弧焊。打底焊的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。钨棒直径为2.5毫米，喷嘴直径10毫米，保护气体成分为氩气，纯度为99.99%，保护气体流量为12升/分。填充的焊丝型号为ER309，焊丝直径为2.5毫米。打底焊的焊接电流100安培，电弧电压为9伏特，焊接速度为8厘米/分钟,电源极性为直流正接。
铸钢接头填充及盖面的焊接都采用焊条电弧焊。填充及盖面的焊条型号为E309，焊条直径为4.0毫米。焊接电流为140安培，电弧电压为25伏特，焊接速度为18厘米/分钟,电源极性为直流反接。填充及盖面的焊接采用窄焊道，焊道宽度不大于15毫米。焊接正面时，当焊缝达到坡口深度的2/3后，停止焊接，将焊件翻转。翻转后焊接反面坡口，反面坡口全部焊接完毕，焊件再翻转回原先位置。最后将正面剩余的1/3坡口焊满，焊接过程结束。
4、对盖面焊缝修磨。在铸钢接头焊接之后，对焊缝表面进行修磨，主要修磨焊趾，将焊趾修磨成圆滑过渡，避免在铸钢表面产生过大的应力集中而引起铸钢产生裂纹。
焊缝修磨结束之后，对焊缝及其周围进行检测，检测的方法是超声波检测和磁粉检测，未发现裂纹和其他缺陷，铸钢的焊接满足设计和使用要求。

Claims (3)

1.一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）首先堆焊过渡层：对铸钢焊接面进行清理，后在铸钢焊接面预堆焊奥氏体焊缝金属,用焊条电弧焊在铸钢焊接面上堆焊；堆焊区域呈U形，除了在铸钢焊接端面堆焊外，在铸钢靠近端面的上下两个表面也要堆焊；
2）然后对钢开坡口，将钢和铸钢焊接接头点焊牢固；
3）对钢和铸钢接头进行焊接：钢和铸钢接头填充及盖面的焊接都采用焊条电弧焊；焊接正面时，当焊缝达到坡口深度的2/3后，停止焊接，将焊件翻转；翻转后焊接反面坡口，反面坡口全部焊接完毕，焊件再翻转回原先位置；最后将正面剩余的1/3坡口焊满，焊接过程结束；
4）对盖面焊缝修磨：在钢和铸钢接头焊接之后，对焊缝表面进行修磨，修磨焊趾，将焊趾修磨成圆滑过渡；
5）焊缝修磨结束之后，对焊缝及其周围进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法，其特征在于，所述堆焊的宽度要比盖面焊缝宽出10-15毫米，保证对接时的盖面焊缝与堆焊焊缝熔合，而不能直接与铸钢熔合。
3.根据权利要求2所述的一种防止铸钢与钢焊接产生裂纹的方法，其特征在于，所述堆焊时采用直线焊道，焊条不进行摆动，每层堆焊的焊缝厚度为2.5-3.0毫米，在进行第二层堆焊前，将第一层的熔渣清理干净，第二层的堆焊面应保证平整。
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Denomination of invention: A method for preventing cracks from welding between cast steel and steel

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Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Heyuan branch

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