03凝结水泵壳体补焊工艺

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1、凝结水泵壳体补焊工艺周文中国石化仪征化纤股份有限公司热电生产中心，江苏仪征211900摘要：铸铁以其价格较低而广泛应用于生产实践中，但由于其强度较低，韧性和塑性较差，易在使用过程中出现各种损坏，如果缺乏备品往往不容易修复，对生产影响较大。本文采用Z408焊条的电弧冷焊修复工艺，对损坏的凝结水泵壳体进行修复，取得了良好效果，经实践检验符合生产要求。关健词：铸铁Z408焊条电弧冷焊修复工艺裂纹1问题的引出2009年4月，仪化热电生产中心#3机组大修回装凝结水泵时，检修人员操作失误将凝结水泵壳体撞裂，因没有备品同时大修接近尾声来不及更换，决定进行焊补。2焊接性

2、分析凝结水泵壳体材质为灰铸铁，这里我们针对灰铸铁的焊接性进行探讨。灰铸铁化学成分特点是C含量较高，同时S、P杂质含量较高，力学性能特点是强度低，基本无塑性。高的含C量使焊接接头冷裂纹敏感性较高，同时高的S、P杂质含量使焊缝生成大量低熔点共晶体焊接时发生热裂纹的可能性也大大增加，这两方面因素决定了灰铸铁焊缝易形成白口铸铁与高碳马氏体组织，焊接性很差，焊缝极易产生裂纹，制定焊接工艺的核心问题是避免裂纹的产生。3焊接工艺3.1焊接方法的确定灰铸铁的焊接方法通常有如下三种：A电弧冷焊工件不预热，在常温下进行焊接，可以节约能源消耗，降低成本，改善劳动条件，但较高的

3、裂纹敏感性使焊缝易产生白口、裂纹。B电弧热焊将工件整体热到600—700℃（暗红色）进行焊补焊后进行缓冷的焊接工艺，能使焊接应力大为改善，石墨化过程进行充分，防止白口及淬硬组织，从而防止裂纹的产生。此焊接工艺的缺点是容易受到现场条件的限制，对于大的工件很难实施，另外此焊接工艺的劳动强度大、成本较高，实际应用较少。C电弧半热焊兼顾上述两个方面的优点，使工件预热温度控制在300—400℃，称之为半热焊。采用此工艺能在一定程度上防止热影响区产生马氏体组织，但加热使焊缝易形成较大的拉伸应力，发生冷裂的可能性也比较大。由于工期紧张，而且只能在现场实施焊补工作，不具

4、备整体热处理条件，我们决定采用电弧冷焊工艺进行焊补。3.2焊接材料的选择由于补焊对焊材的消耗量不大，所以可以选择价格较贵但焊接性能较好的镍基铸铁焊条。镍是奥氏体形成元素，当铁镍合金中含镍量达到30%时，γ相区可以扩展到室温而不发生相变，且硬度较低，显著提高了焊缝的抗裂性，另外镍是较强的石墨化元素，而且在高温时其扩散系数较大，这对焊缝中的镍向铸铁母材半熔化区扩散，缩小白口区宽度，改善焊接接头性能会起相当有利的作用。所以相对于铁基焊条、镍铜铸铁焊条和高钒焊条，镍基铸铁焊条更适于对铸铁件的修补。表1常用镍基铸铁焊条化学成分焊条牌号C（%）Mn（%）Si（%）S

5、（%）Ni（%）Fe（%）其它元素总量Z308≤2.00≤1.00≤2.50≤0.030≥90≤8≤1.00Z408≤2.00≤1.80≤2.50≤0.03045~60余量≤1.00表2常用镍基铸铁焊条机械性能焊条牌号焊缝金属抗拉强度（N/mm2）焊缝金属抗拉硬度（HV）热影响区硬度（HB）Z308≥245130~170≤250Z408≥392160~210≤300常用镍基焊条化学成分见表1，通过对焊条机械性能分析对比，我们发现Z408的抗拉强度要优于Z308，适用于有一定强度要求的泵壳的焊补，另外由于Ni55、Fe45镍铁合金的线性膨胀系数较小，有利于

6、降低焊接应力，故该焊条焊缝金属抗裂性能优于纯镍焊条，同时适当考虑经济性，我们决定采用Z408镍铁焊条。3.3焊接电流的选择电流过大会使工件产生较大的焊接变形及焊接拉应力，同时产生大量的低熔点共晶体，电流过小电弧燃烧不稳定，焊缝与母材熔合不好，因此要选择合适的焊接电流，在保证电弧燃烧稳定及母材熔合良好的前提下选用较低的焊接电流，降低熔合比以降低裂纹的敏感性。这里我们选择100A的焊接电流。3.4焊接速度与电弧长度的选择为避免产生裂纹，应采用较低的焊接热输入，所以在保证焊缝正常成形与母材熔合良好的前提下，尽量采用较快的焊接速度和较小的电弧长度。在较小的电弧长

7、度下，随着焊接速度加快，铸铁母材的熔深、熔宽下降，母材熔入焊缝量随之下降，焊接热输入也在减小，这大大降低了马氏体形成的可能性，减少裂纹的产生。故应采用快速焊及短弧焊接。3.5焊前准备工作修补是在现场进行，所以要做好安全动火准备，尤其在机房内进行焊接更应严格按安全规程的要求进行动火前的隔离，封堵，接地等准备工作，然后开始补焊。3.5.1清除裂纹周围的油污，铁锈等杂物，防止焊接时产生缺陷。3.5.2用着色探伤方法仔细检查，确定裂纹的走向及长度。3.5.3在距裂纹两端约各3mm处钻直径约6mm的止裂孔，用来防止在焊接过程中可能发生的裂纹扩张。3.5.4用角向磨

8、光机沿裂纹方向开坡口，坡口角度要尽量小，以不超过65°为宜。3.6其它焊接工艺措