钢渣罐修复裂纹产生原因分析及对策

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1、钢渣罐修复裂纹原因分析及对策彭润平（武钢研究院湖北武汉430080）摘要：经过分析钢渣罐修复出现裂纹的原因，总结出具体的解决措施，指导现场焊接生产，提高钢渣罐的修复效率。关键词：钢渣罐；裂纹；原因；措施CountermeasuresandanalysisonthereasonsofrepaircrackforslagcansPENGrun-ping(Research&DevelopmentCenterofWISCO,Wuhan430080,China)Abstract:Byanalysisonthereasonsofrepaircrackfor

2、slagcans,Thepresentpapersummarizesspecificalsolutionsforguidingon-sceneproductionofweldingandimprovingtherepairefficiencyofslagcans.Keywords:slagcans;crack;reason;measure武钢股份公司炼钢总厂四分厂（以下简称四炼钢）使用的18.6m3钢渣罐，材质为ZG230-450，罐体厚度为100mm，上口直径为φ4200mm，下口直径为φ2300mm，高度为3100mm，重量为37.5t（具

3、体形状尺寸见图1）。图1钢渣罐主要形状尺寸使用过程中，经目视检查发现裂纹，主要位于耳轴加强筋板与钢渣罐本体连接处，采用常规焊接方法修补后，修复焊缝外表面经磁粉检测仍发现裂纹。一般认为铸钢件焊接修复在本质上与轧钢件焊接修复并没有区别，铸钢件焊接修复并没有引起足够的重视，造成钢渣罐修复效率不高；又由于钢渣罐是炼钢生产中重要设备，出现裂纹若修复不及时可能会影响炼钢生产；所以有必要对钢渣罐修复焊缝产生裂纹的原因进行分析。1原因分析这类裂纹经过观察，大部分产生在修复焊缝的热影响区，产生该类裂纹原因主要是碳当量偏高、材质、表面状况、焊接热影响区淬硬以及熔敷

4、金属中含有大量的氢等所致。1.1可焊性分析根据钢渣罐的材质为ZG230-450,其化学成分见表1，其力学性能见表2。表1:ZG230-450化学成分WB/%CSiMnSP残余元素≤0.30≤0.50≤0.90≤0.04≤0.04≤1.00第4页作者简介：彭润平（1976-），男，工程师，13720206024表2:ZG230-450力学性能屈服强/MPa抗拉强/MPa伸长率/%收缩率/%冲击吸收功AKV焦耳AKU焦耳≥230≥450≥22≥32≥25≥35根据国际焊接学会推荐的碳当量公式[1]：(%)式中：WC——钢中碳的百分含量；WMn——钢

5、中锰的百分含量；WCr——钢中铬的百分含量；WMo——钢中钼的百分含量；WV——钢中钒的百分含量；WNi——钢中镍的百分含量；WCu——钢中铜的百分含量。依据表1钢渣罐化学成分百分含量的上限值，计算出该钢渣罐的最大碳当量值为0.45%，这说明其焊接性不好，淬硬倾向明显，焊接前需要采取预热等适当的工艺措施。1.2表面状况分析在铸造过程中，为了改善钢渣罐的抗机械粘砂性能，一般会在型砂中添加一定量的煤粉（主要是碳），在浇注过程中可能形成活性的碳原子而渗入钢渣罐的表面，从而使得表面含碳量较高。在干砂造型,负压的条件浇注时,铸件有表面增碳现象,增碳层厚度

6、为0.50～2.50mm,增碳量在0.01%～0.60%之间[2]。1.3氢的影响焊接中若使用含有水分的焊条，在焊接过程中，氢从电弧气氛中进入液态金属，使熔敷金属中含有大量的氢，这些氢是原子态的。随着温度的下降，一部分氢向外逸出，一部分氢扩散到热影响区，并且每二个氢原子结合成分子状的氢要占据稍大的空间，而热影响区淬硬部分不易产生变形，使得产生裂纹的几率大大提高。1.4热影响区硬度的影响[3]钢渣罐修复是在极狭小的范围内进行的，易造成冷却速度像淬火那样的迅速，因此钢渣罐修复焊缝热影响区都被淬硬。图2是经过实验得出的焊接断面硬度分布图，从这个图上可

7、以看出焊接热影响区的硬度比母材高得多，再者，修复焊缝位于耳轴加强筋板和罐体拐角处，形状突变易造成应力集中，这些助长了裂纹的产生。第4页图2焊接热影响区的硬度分布2解决措施由上述分析可知，采取特殊的焊前准备，采用恰当的焊接材料，选取准确的预热温度，规范的焊接操作可以大大减少这类焊接裂纹的产生。2.1焊前准备由于铸造过程中可能会使得表面硬度偏高，表面处理不干净导致氢进入熔敷金属，所以焊前准备尤为重要。先在裂纹两端钻直径φ6mm的止裂孔，再用电弧气刨清理大的缺陷，然后用角向抛光机在表面上清除渗碳层，再用磁轭法检测表面是否还残留缺陷。缺陷完全消除后，最

8、后将挖掘部分的拐角处做成如鼓肚碗状，上面口宽，便于焊接操作。焊前用角向磨光机将该修复部位周围60mm内清理干净，直至露出金属光泽并修磨平滑。2.2焊接