轉(zhuǎn)爐托圈裂紋修復(fù)焊接工藝

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1、轉(zhuǎn)爐托圈裂紋修復(fù)焊接工藝　　摘要：本文介紹了轉(zhuǎn)爐托圈裂紋的焊接修復(fù)過程。通過分析材料的焊接性，選擇合適的焊接材料并且制定了合適的焊接工藝，取得了比較滿意的結(jié)果，為托圈裂紋的焊接修復(fù)提供了實踐經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐托圈；裂紋；焊接修復(fù)中圖分類號：TG44文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2014）07-0030-020引言唐鋼一鋼軋廠2#轉(zhuǎn)爐（150t）托圈東側(cè)耳軸北面的上下兩塊人孔立縫呈樹枝形開裂及托圈外腹板等部位出現(xiàn)開裂，裂紋延伸到托圈本體，開裂處出現(xiàn)嚴(yán)重漏水情況，雖已經(jīng)過修復(fù)多次并對漏水裂紋處

2、進行了補強處理，但仍在原裂紋修復(fù)處及補強處出現(xiàn)漏水情況。出現(xiàn)裂紋漏水的部位見圖1。由于托圈承受機械應(yīng)力和溫度場差而導(dǎo)致的熱應(yīng)力，托圈本體的材質(zhì)為Q345B，主要是受溫度的冷熱交替變化，應(yīng)力比較大。其次經(jīng)過多次返修托圈本體焊縫及熱影響區(qū)的晶粒長大變粗，導(dǎo)致了母材材料性能變差并且原來的修補托圈的焊接工藝已經(jīng)無法保證托圈的正常使用，經(jīng)研究決定采用新的工藝對托圈進行修補。首先將人孔板整體更換；其次，改用奧氏體不銹鋼焊絲焊接。51Q345B材料的焊接性托圈材料的材質(zhì)為Q345B，其化學(xué)成分見表。Q345B屬于熱軋

3、鋼，熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細晶粒鐵素體+珠光體組織的鋼。根據(jù)國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量計算公式計算出Q345B鋼的碳當(dāng)量如下：一般認(rèn)為：當(dāng)Ceq≤0.4%時，鋼在焊接的過程中基本無淬硬傾向，冷裂紋敏感性小，焊接性優(yōu)良；當(dāng)Ceq=0.4%～0.6%時，鋼的淬硬傾向增加，焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬的馬氏體或M+B+F混合組織時，容易產(chǎn)生氫致裂紋[1]。焊接時需要采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，控制熱輸入等工藝，而且在焊接過程中嚴(yán)格控制層間溫度。2裂紋處理及坡口形狀2.1裂紋處理現(xiàn)場對肉眼看不見的裂紋進行超聲波檢測和磁粉檢測，確定其位

4、置。確定位置的裂紋采用碳弧氣刨對其進行處理，徹底的清除裂紋。對人孔的更換采用以下處理：在人孔的原有焊口外面畫出切割線、坡口線、立式火焰切割機軌道線、四角圓弧中心點等，先用小圓切割機切割四角，再用立式火焰切割機切割四角之間的直線，直接割出坡口。采用砂輪將坡口及周圍20mm范圍內(nèi)打磨一定的深度至出現(xiàn)金屬光澤，以防坡口經(jīng)碳弧氣刨后出現(xiàn)滲碳現(xiàn)象，影響焊縫質(zhì)量。52.2坡口型式由于采用奧氏體不銹鋼焊絲進行焊接，要控制焊縫成分的稀釋程度，即熔合比的大小。研究表明：坡口角度越大，熔合比越??；坡口角度越小，熔合比越大。

5、奧氏體焊縫與珠光體母材焊接時，由于珠光體母材的稀釋作用，使得焊縫的成分和組織發(fā)生很大的改變，所以要嚴(yán)格的控制熔合比，采用大坡口，但是考慮到焊縫寬度和焊接變形的問題，所以坡口形式為單邊V型坡口，單邊角度為20°，無鈍邊，間隙10mm，加襯墊。坡口圖見圖2。3焊接材料的選擇及焊接工藝3.1焊接材料及保護氣體的選擇由于托圈開裂處修復(fù)時已采用型號為ER50-6的普通CO2焊絲進行過多次焊接，但是經(jīng)使用后焊縫仍然出現(xiàn)開裂漏水現(xiàn)象，所以本次焊接決定采用奧氏體不銹鋼焊絲進行焊接，即異種材料的焊接。但是采用異種材料焊接

6、時容易出現(xiàn)以下的問題：①熔合區(qū)容易出現(xiàn)馬氏體脆性層，使焊接接頭的塑性和韌性降低。②熔合區(qū)附近存在碳的遷移，即熔合區(qū)靠近珠光體母材一側(cè)產(chǎn)生脫碳層，而靠近奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生増?zhí)紝樱谷酆蠀^(qū)附近出現(xiàn)軟化和硬化現(xiàn)象。③由于材料的線膨脹系數(shù)不同，會是焊接接頭存在較大的殘余應(yīng)力，影響接頭的強度和使用性能。5有研究表明以上問題會隨著焊縫金屬鉻、鎳含量的變化而有所改善，所以本次檢修采用鉻、鎳含量較高并且塑性和抗裂性比較好的Cr25-Ni13型奧氏體不銹鋼焊絲對托圈進行焊接。①焊接材料采用直徑d=1.2mm，牌號為KMS

7、-307Si的奧氏體不銹鋼焊絲焊接。②焊接設(shè)備采用氣體保護焊焊機，焊接氣體為98%Ar+2%O2的混合氣體。為了保證焊接質(zhì)量，使用混合氣的原因：可以克服純氬氣保護焊接時存在的液體金屬粘度大、表面張力大、容易產(chǎn)生氣孔、焊縫金屬潤濕性差、易引起咬邊、陰極斑點飄移而產(chǎn)生電弧不穩(wěn)等問題。3.2焊接工藝3.2.1預(yù)熱焊接前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度在120℃左右。焊接過程中，嚴(yán)格控制層間溫度，施焊中，焊道層間溫度不得低于120℃，否則停止施焊，重新加熱至120℃后再焊；不得高于250℃，當(dāng)溫度高于250℃時，冷卻至120℃

8、再進行施焊。3.2.2焊接采用直流反接，電流范圍為100～210A，電壓范圍為17～22V。由于焊接時會導(dǎo)致焊接部位的化學(xué)成分和金相組織不均勻或是生成脆性化合物，所以盡量用小電流，高速焊；為了減小焊接應(yīng)力和焊接變形，采用多層多道焊；為了避免應(yīng)力集中，焊接接頭應(yīng)錯開。對于人孔處呈樹枝狀分布的裂紋應(yīng)該先進行焊接，焊接結(jié)束后再對人孔進行焊接，目的是防止應(yīng)力集中到一點而導(dǎo)致裂紋的延伸。焊接過程中要嚴(yán)格的控制層間溫度。3.2.3焊后處理5熱處理過程中