转炉托圈裂纹修复焊接工艺

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1、转炉托圈裂纹修复焊接工艺　　摘要：本文介绍了转炉托圈裂纹的焊接修复过程。通过分析材料的焊接性，选择合适的焊接材料并且制定了合适的焊接工艺，取得了比较满意的结果，为托圈裂纹的焊接修复提供了实践经验。关键词：转炉托圈；裂纹；焊接修复中图分类号：TG44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）07-0030-020引言唐钢一钢轧厂2#转炉（150t）托圈东侧耳轴北面的上下两块人孔立缝呈树枝形开裂及托圈外腹板等部位出现开裂，裂纹延伸到托圈本体，开裂处出现严重漏水情况，虽已经过修复多次并对漏水裂纹处

2、进行了补强处理，但仍在原裂纹修复处及补强处出现漏水情况。出现裂纹漏水的部位见图1。由于托圈承受机械应力和温度场差而导致的热应力，托圈本体的材质为Q345B，主要是受温度的冷热交替变化，应力比较大。其次经过多次返修托圈本体焊缝及热影响区的晶粒长大变粗，导致了母材材料性能变差并且原来的修补托圈的焊接工艺已经无法保证托圈的正常使用，经研究决定采用新的工艺对托圈进行修补。首先将人孔板整体更换；其次，改用奥氏体不锈钢焊丝焊接。51Q345B材料的焊接性托圈材料的材质为Q345B，其化学成分见表。Q345B属于热轧

3、钢，热轧钢通常为铝镇静的细晶粒铁素体+珠光体组织的钢。根据国际焊接学会推荐的碳当量计算公式计算出Q345B钢的碳当量如下：一般认为：当Ceq≤0.4%时，钢在焊接的过程中基本无淬硬倾向，冷裂纹敏感性小，焊接性优良；当Ceq=0.4%～0.6%时，钢的淬硬倾向增加，焊接热影响区产生淬硬的马氏体或M+B+F混合组织时，容易产生氢致裂纹[1]。焊接时需要采取适当的预热，控制热输入等工艺，而且在焊接过程中严格控制层间温度。2裂纹处理及坡口形状2.1裂纹处理现场对肉眼看不见的裂纹进行超声波检测和磁粉检测，确定其位

4、置。确定位置的裂纹采用碳弧气刨对其进行处理，彻底的清除裂纹。对人孔的更换采用以下处理：在人孔的原有焊口外面画出切割线、坡口线、立式火焰切割机轨道线、四角圆弧中心点等，先用小圆切割机切割四角，再用立式火焰切割机切割四角之间的直线，直接割出坡口。采用砂轮将坡口及周围20mm范围内打磨一定的深度至出现金属光泽，以防坡口经碳弧气刨后出现渗碳现象，影响焊缝质量。52.2坡口型式由于采用奥氏体不锈钢焊丝进行焊接，要控制焊缝成分的稀释程度，即熔合比的大小。研究表明：坡口角度越大，熔合比越小；坡口角度越小，熔合比越大。

5、奥氏体焊缝与珠光体母材焊接时，由于珠光体母材的稀释作用，使得焊缝的成分和组织发生很大的改变，所以要严格的控制熔合比，采用大坡口，但是考虑到焊缝宽度和焊接变形的问题，所以坡口形式为单边V型坡口，单边角度为20°，无钝边，间隙10mm，加衬垫。坡口图见图2。3焊接材料的选择及焊接工艺3.1焊接材料及保护气体的选择由于托圈开裂处修复时已采用型号为ER50-6的普通CO2焊丝进行过多次焊接，但是经使用后焊缝仍然出现开裂漏水现象，所以本次焊接决定采用奥氏体不锈钢焊丝进行焊接，即异种材料的焊接。但是采用异种材料焊接

6、时容易出现以下的问题：①熔合区容易出现马氏体脆性层，使焊接接头的塑性和韧性降低。②熔合区附近存在碳的迁移，即熔合区靠近珠光体母材一侧产生脱碳层，而靠近奥氏体焊缝一侧产生増碳层，使熔合区附近出现软化和硬化现象。③由于材料的线膨胀系数不同，会是焊接接头存在较大的残余应力，影响接头的强度和使用性能。5有研究表明以上问题会随着焊缝金属铬、镍含量的变化而有所改善，所以本次检修采用铬、镍含量较高并且塑性和抗裂性比较好的Cr25-Ni13型奥氏体不锈钢焊丝对托圈进行焊接。①焊接材料采用直径d=1.2mm，牌号为KMS

7、-307Si的奥氏体不锈钢焊丝焊接。②焊接设备采用气体保护焊焊机，焊接气体为98%Ar+2%O2的混合气体。为了保证焊接质量，使用混合气的原因：可以克服纯氩气保护焊接时存在的液体金属粘度大、表面张力大、容易产生气孔、焊缝金属润湿性差、易引起咬边、阴极斑点飘移而产生电弧不稳等问题。3.2焊接工艺3.2.1预热焊接前应预热，预热温度在120℃左右。焊接过程中，严格控制层间温度，施焊中，焊道层间温度不得低于120℃，否则停止施焊，重新加热至120℃后再焊；不得高于250℃，当温度高于250℃时，冷却至120℃

8、再进行施焊。3.2.2焊接采用直流反接，电流范围为100～210A，电压范围为17～22V。由于焊接时会导致焊接部位的化学成分和金相组织不均匀或是生成脆性化合物，所以尽量用小电流，高速焊；为了减小焊接应力和焊接变形，采用多层多道焊；为了避免应力集中，焊接接头应错开。对于人孔处呈树枝状分布的裂纹应该先进行焊接，焊接结束后再对人孔进行焊接，目的是防止应力集中到一点而导致裂纹的延伸。焊接过程中要严格的控制层间温度。3.2.3焊后处理5热处理过程中