CN114905177A - 奥氏体铸钢件缺陷修补的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸钢件缺陷修补技术领域，特别涉一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，保证铸钢件尺寸变形小，确保焊补区域力学性能和工艺性能能够更加接近母材，通过关键技术点控制预防修补区域开裂、尺寸变化、不耐腐蚀等缺陷产生，提高铸钢件使用寿命，显著降低了生产成本，避免重复修复或报废，缩短了铸钢件的生产周期。

Description

奥氏体铸钢件缺陷修补的方法

技术领域

本发明属于铸钢件缺陷修补技术领域，特别涉一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法。

背景技术

奥氏体耐热刚的发展与能源、动力机械的进步有着密切的联系，在核电、火电、原子能、宇航、航空、石油和化工工业等领域有着广泛的应用；由于产品多用在高温、腐蚀的环境，因此对于产品及其材料要求具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性，较好的高温塑韧性及抗疲劳性，较好的高温蠕变性；进而这类铸钢件在铸造生产过程中，各项技术要求比较高，造成铸造时生产难度大，生产流程比较复杂，尤其对于铸钢件尺寸大，结构复杂，重量大的，技术工艺要求更高，铸造生产过程中质量控制极其严格，铸造公差按照GB/6414中CT11级要求执行，壁厚特殊公差±2mm；铸钢件无损检测要求采用PT检测，根据ASME标准不允许有裂纹、夹渣等缺陷，以保证产品的最终使用寿命。

对于该类型的铸钢件产品，在铸造生产过程中，无法避免产生一些铸造缺陷，如缩松、缩孔、夹渣、裂纹等缺陷，在铸钢件无损探伤的几种方法中，MT、UT都无法进行检测，PT检测成本高，并且受到铸钢件壁厚及检测位置限制，运用比较少；因此该类铸钢件主要采用VT(目视法)、PT(渗透检测法)进行检测，而VT、PT主要对铸钢件表皮的缺陷检测效果好，无法检测铸钢件表皮以下的缺陷，铸钢件通过粗加工或精加工后，会存在缺陷外漏的情况，但是未达到铸钢件报废的标准时，就需要针对这些缺陷进行修补。由于受材料特性和质量需求的限制，对这些缺陷的修补方法及过程需要特别严格，方法不当，控制不严，修补不但达不到目的，而且还会造成修补处的开裂、铸钢件尺寸发生变化以及变形、修补处不耐腐蚀等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，解决了奥氏体铸钢件缺陷修补过程中存在的难点。

一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，所述铸钢件缺陷修补的方法用于生产铸钢件化学成分包括：C:0.10～0.20％，Si:0.40～1.0％，Mn:0.7～1.5％，Cr:24～27％，Ni:19～22％，Nb:0.60～1.0％，P≤0.03，S≤0.01,其余为Fe和杂质元素，性能满足抗拉强度≥450MPa、屈服强度≥240MPa、延伸率≥10％，具体包括以下步骤：

S01，去除铸钢件表面的缺陷，打磨铸钢件去除缺陷后的表面，并进行缺陷检测，若检测合格，则进行烘干预热处理；若检测不合格，则继续进行去除缺陷或打磨。

S02，将铸钢件进行预热处理，其中先加热铸钢件去除缺陷的表面，然后加热铸钢件不包括去除缺陷后表面的剩余面。

S03，焊接铸钢件去除缺陷部位，焊条的化学成分包括：C：0.08～0.12％，Si：0.40～0.75％，Mn:1～1.5％，Cr：25～27％，Ni：20～22％、Nb：0.7～1.0％，P≤0.03％，S≤0.03％。

为了更好地实现本发明，所述步骤S01中，打磨步骤完成后使得铸钢件去除缺陷后的表面的粗糙度Ra为6.3μm～12.5μm。

为了更好地实现本发明，所述步骤S02中，所述加热铸钢件去除缺陷表面时的升温速度小于等于40℃/h。

为了更好地实现本发明，所述步骤S02中，所述背离铸钢件去除缺陷后表面的面的步骤具体包括，将铸钢件的温度加热至50℃至100℃后，保温0.5h至1h；保温完成后，持续加热背离铸钢件去除缺陷后表面的面，使得铸钢件去除缺陷的表面的温度满足30℃至50℃。

为了更好地实现本发明，所述步骤S03中，所述焊接铸钢件去除缺陷部位步骤中，焊接的工艺参数为：焊条的直径为φ3.2mm，电流为80±10A，电压为15～25V，速度为8～13cm/min，层间温度≤100℃。

为了更好地实现本发明，所述铸钢件缺陷修补的方法还包括步骤S04，包括：铸钢件去除缺陷部位焊接完成后，逐渐减少加热背离铸钢件去除缺陷后表面的面的热源热量，并在1h至2h内停止加热，使铸钢件自然降温冷却至常温；在常温的条件下打磨铸钢件焊补区域，对焊补区域进行缺陷检测，若检测不合格，则进行去除铸钢件表面的缺陷、将铸钢件进行预热处理、焊接铸钢件去除缺陷部位、检测铸钢件焊补区域，直至铸钢件缺陷焊接区域检测合格。

为了更好地实现本发明，在上述步骤过程中，打磨铸钢件去除缺陷的表面或缺陷焊接表面时，采用无碳污染的砂轮头进行打磨。

采用本发明提供的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，保证铸钢件尺寸变形小，确保焊补区域力学性能和工艺性能能够更加接近母材，通过关键技术点控制预防修补区域开裂、尺寸变化、不耐腐蚀等缺陷产生，提高铸钢件使用寿命，显著降低了生产成本，避免重复修复或报废，缩短了铸钢件的生产周期。

附图说明

无

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

本实施例主要涉及奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，该奥氏体铸钢件的化学成分包括：C:0.10～0.20％，Si:0.40～1.0％，Mn:0.7～1.5％，Cr:24～27％，Ni:19～22％，Nb:0.60～1.0％，P≤0.03，S≤0.01,其余为Fe和杂质元素，性能满足抗拉强度≥450MPa、屈服强度≥240MPa、延伸率≥10％。

一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，具体包括以下步骤：

S01，针对固溶处理后的铸钢件将缺陷部位采用合金钻头进行去除，直至肉眼看不到缺陷为止，采用无碳污染的砂轮头打磨铸钢件去除缺陷后的表面，并打磨光亮使得表面的粗糙度Ra为6.3μm～12.5μm；同时将铸钢件去除缺陷后的表面的周边70mm范围内也进行打磨处理；之后进行缺陷检测，若是检测合格，则进行烘干热处理；若是检测不合格，则需要继续进行去除缺陷或者打磨已去除缺陷的区域，直到检测合格为止。

S02，将铸钢件进行预热处理，主要是针对铸钢件去除缺陷区域进行烘干预热；为了保证烘干预热温度可控制，并且使烘干预热保温过程中，使得烘干预热区域温度波动尽可能小，可保证焊接区应力小，同时减小铸钢件变形和焊补区开裂，采用红外加热电热毯加热装置对铸钢件进行加热。

首先加热铸钢件去除缺陷的表面及周边100～200mm范围内，即铸钢件缺陷焊补区域，升温速度小于等于40℃/h，采用这样缓慢的速度加热，可保证焊接区域由于快速升温导致铸钢件壁内、外区域以及加热区与周边非加热区存在较大的温度差，进而减小热应力及铸钢件变形或开裂等。然后，加热背离铸钢件去除缺陷后表面的面，将铸钢件的温度加热至50℃至100℃后，保温0.5h至1h；保温完成后，持续加热背离铸钢件去除缺陷后表面的面，使得铸钢件去除缺陷的表面的温度满足30℃至50℃。这样即可以使得焊补区的湿气烘干，也即采用铸件焊补区域正面预热，之后将热源放置到铸件的焊补区域的背面或侧面进行预热，减少温度差，以进一步地减小铸钢件变形或开裂。需要说明的是，无论是正面预热铸钢件的焊补区域还是反面预热，焊补前均需清除干净焊补区域内表面的所有外部物质如水迹、油污、铁锈，氧化色等。

S03，设计焊材的化学成分与铸钢件本体的合金成分匹配，并且热强性与铸钢件本体相近，且填充至铸钢件焊补区域内不易产生裂纹，具有较高的耐腐蚀性，因此焊条的化学成分包括：C：0.08～0.12％，Si：0.40～0.75％，Mn:1～1.5％，Cr：25～27％，Ni：20～22％、Nb：0.7～1.0％，P≤0.03％，S≤0.03％；其中如果焊材中Cr元素、Ni元素含量有所提高，则对C、S、P含量的限制也就越加严格，尽可能控制在相对较低含量水平，这样可以避免焊缝裂纹的形成。

采用手工焊接的方式，焊接的工艺参数为：焊条的直径为φ3.2mm，电流为80±10A，电压为15～25V，速度为8～13cm/min，层间温度≤100℃。焊接过程中，焊完一根焊条，立即用压缩空气吹焊接区域，也可以在焊接区背面或正面焊缝熔池周边采用强制风冷使焊缝区及焊接区周边母材快速降温冷却，以控制HAZ晶粒度，减少焊缝金属及焊接区周边母材组织在850～500℃降温过程中在此温度区间保持时间较长而析出脆性有害相，比如Cr将从固溶体中以碳化Cr的形式析出，造成奥氏制体不锈钢的晶界腐蚀敏感性增大，即高温敏化现象发生，同时又要防止材料力学性能变坏或者焊缝区发生开裂。

S04，铸钢件去除缺陷部位焊接完成后，逐渐减少背离铸钢件去除缺陷后表面的面的热源热量，并在1h至2h内停止加热，使铸钢件自然降温冷却至常温；在常温的条件下打磨铸钢件焊补区域，打磨去除焊补区域盖面层，使表面粗糙度达Ra为6.3μm～12.5μm，对焊补区域进行PT缺陷检测，若检测不合格，则进行去除铸钢件表面的缺陷、将铸钢件进行预热处理、焊接铸钢件去除缺陷部位、检测铸钢件焊补区域，直至铸钢件缺陷焊接区域检测合格；若检测无PT缺陷显示，或PT缺陷等级符合标准要求则铸件缺陷修补完成。

具体地，在上述步骤过程中，打磨铸钢件去除缺陷的表面或缺陷焊接表面时，采用无碳污染的砂轮头进行打磨。

通过大量试验和现场运用,采用本发明的流程及参数对加工后少量小缺陷的焊补处理，能够很好满足现场此种材质铸钢件铸造生产需要，保证铸件尺寸变形小，焊补区力学性能和工艺性能都能够保证，增强产品使用寿命，显著降低了生产成本，缩短了铸件生产周期。有着显著的经济和适用价值。对其它类型产品也有着很好的借鉴作用。或者对在使用过程中的此类材质铸件产生破损，腐蚀坑等缺陷，需要进行修补的，也具有借鉴作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述铸钢件缺陷修补的方法用于生产铸钢件化学成分包括：C:0.10～0.20％，Si:0.40～1.0％，Mn:0.7～1.5％，Cr:24～27％，Ni:19～22％，Nb:0.60～1.0％，P≤0.03，S≤0.01,其余为Fe和杂质元素，具体包括以下步骤：

去除铸钢件表面的缺陷；

将铸钢件进行预热处理；

焊接铸钢件去除缺陷部位，焊条的化学成分包括：C：0.08～0.12％，Si：0.40～0.75％，Mn:1～1.5％，Cr：25～27％，Ni：20～22％、Nb：0.7～1.0％，P≤0.03％，S≤0.03％。

2.根据权利要求1所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述去除铸钢件表面的缺陷步骤具体包括：去除铸钢件表面的缺陷后，打磨铸钢件去除缺陷后的表面，并进行缺陷检测，若检测合格，则进行烘干预热处理；若检测不合格，则继续进行去除缺陷或打磨。

3.根据权利要求2所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，打磨步骤完成后使得铸钢件去除缺陷后的表面的粗糙度Ra为6.3μm～12.5μm。

4.根据权利要求1所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述将铸钢件进行预热处理步骤具体包括：先加热铸钢件去除缺陷的表面，然后加热背离铸钢件去除缺陷后表面的面。

5.根据权利要求4所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述加热铸钢件去除缺陷表面时的升温速度小于等于40℃/h。

6.根据权利要求4所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述加热铸钢件去除缺陷的表面的步骤具体包括，将铸钢件的温度加热至50℃至100℃后，保温0.5h至1h。

7.根据权利要求6所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，保温完成后，持续背离铸钢件去除缺陷后表面的面，使得铸钢件去除缺陷的表面的温度满足30℃至50℃。

8.根据权利要求1所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述焊接铸钢件去除缺陷部位步骤中，焊接的工艺参数为：焊条的直径为φ3.2mm，电流为80±10A，电压为15～25V，速度为8～13cm/min，层间温度≤100℃。

9.根据权利要求1所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，所述铸钢件缺陷修补的方法还包括以下步骤：铸钢件去除缺陷部位焊接完成后，逐渐减少加热铸钢件不包括去除缺陷后表面的剩余面的热源热量，并在1h至2h内停止加热，使铸钢件自然降温冷却至常温；在常温的条件下打磨铸钢件焊补区域，对焊补区域进行缺陷检测，若检测不合格，则进行去除铸钢件表面的缺陷、将铸钢件进行预热处理、焊接铸钢件去除缺陷部位、检测铸钢件焊补区域，直至铸钢件缺陷焊接区域检测合格。

10.根据权利要求3或9任一所述的奥氏体铸钢件缺陷修补的方法，其特征在于，打磨铸钢件去除缺陷的表面或缺陷焊接表面时，采用无碳污染的砂轮头进行打磨。