变质灰口铸铁缺陷的焊接修复 -学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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变质灰口铸铁缺陷的焊接修复
Welding Repair for Defect of Deteriorated Grey Cast romn
文/中国石油独山子石化公司压力容器检验所韩愈李建宏杨卫东
摘要:本文分析了变质灰ロ铸铁焊接时易出现的焊接缺陷,提出了避免和防止这些焊接缺陷的方法和
措施。本文还针对不同变质状况的灰口铸铁缺陷案例,详细介绍了所采用的焊接技术方法和工艺修复措
施,以供同行参考。
关键词:变质灰口铸铁;焊接缺陷;修复;电弧焊;铜钎焊
引言
应力较大等。而变质铸铁则因本身特点而出现
由于运行工况条件及介质侵蚀等因素,易介质侵人内部,金相组织产生复杂变化,组织
造成灰口铸铁材质的综合性能发生变化,即灰内部发生变化,杂质增多,极大增加了铸铁不
口铸铁组织、成分发生“变质”现象,同时易均匀性,降低了材料综合性能,使维修时的可
出现各种缺陷和损坏情况,需要维修焊补。“变焊性变得更差。因此,如果焊接工艺措施不当
质”铸铁的焊接技术,多年来一直是行业内的则更易产生焊接白口、硬组织、裂纹、气孔
难点问题。本文就此问题分析了铸铁焊接时易及焊缝熔合不良等缺陷,其中熔合不良是焊接
出现的焊接缺陷和防止措施,并例举了修复实的主要问题。
例,希望对同行有所借鉴。
1.1焊接接头易出现白口及淬硬组织
铸铁焊接的白口或淬硬组织即渗碳体和淬
1变质灰口铸铁的焊接性分析
火马氏体,一般出现在焊缝与母材交界处熔合
灰口铸铁是铁与碳所组成的合金体,主要线上,其形成机理和铸铁熔铸时相同,主要由
以铁为基体,并含较多的C、i、Mn、S、P等元于焊接热循环过程中温度梯度较大、冷却快(焊
素。灰口铸铁含碳高(27%-40%),碳主要以接熔池较铸造冷却快9倍)及焊接高温(熔池温
片状石墨形态存在,对合金性能影响较大,使度1700-2300℃)烧损大量的石墨化元素(主要
得铸铁塑性差、强度低。
是碳、硅)造成。白口层宽度和形态、淬硬组
灰口铸铁可焊接性较差,除了焊接工艺治织硬化程度影响机加工性和裂纹敏感性。白口
金特点影响外,就本身而言是由于内部化学成组织的收缩率比灰口铸铁大1.8倍,所以很容易
分含碳量太高、杂质多、结构形状复杂及铸造导致冷裂纹的产生。热焊时焊接白口和淬硬组
作者简介:韩愈(1973-),男,技师,目前从事的石化装置的设备焊接修复工作
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用广角
ang ctppleations
织可以完全避免,但冷焊时是很难避免的,只能1.3焊接气孔
设法控制其宽度和形态(如使白口层窄而不连
焊接气孔的形成是由于在材料熔炼过程中
续)
熔池中带进了或反应生成了过量的未溶于金属
为避免焊接白口或淬硬组织,常采取以下液的气体,在条件允许时过饱和气体发生集聚
措施:(1)调整焊缝化学成分,促进焊缝石墨并出现上浮困难,金属凝固后滞留其中成为气
化,如焊接材料中适当增加碳、硅等,同时控孔,主要是氢气孔和二氧化碳气孔。生产实践
制硫、钙等反石墨化元素含量。(2)焊前工件表明铸铁补焊时允许一定量的气孔存在,但不
预热,焊后保温缓冷,气焊时采用碳化焰,焊允许出现过大过密的气孔。
条(或焊丝)要合格。(3)用非铸铁异质焊接
焊缝气孔的防止措施是清除材料中水分、
材料时采用冷焊工艺,减少熔合比,加入石墨油污杂质(防氢气孔)、铁锈(减少氧化性,
化元素(如镍)作用避免白口。(4)采用钎焊防止二氧化碳气孔),工艺上加强熔池保护以
工艺或粘接工艺,母材组织不发生变化,有效及焊前预热、焊后保温缓冷、焊条(丝)应合
地避免白口或淬硬组织
格并烘干等
1.2焊接易出现裂纹
1.4熔合不良
与钢的焊接一样,铸铁焊接裂纹也大致分
变质灰口铸铁的焊补比一般铸铁件困难得
两种,即热裂纹和冷裂纹。
多,除了产生以上问题,熔合不良是焊接的主
热裂纹多发生在非铸铁型焊缝上,焊接过要困难。焊缝不熔合即焊接过程中易出现熔池
程中在焊缝表面出现多方向上开裂,表面形态金属液对母材不浸润而“打滚”的现象。其根
短粗多分叉,开裂时无响声,断口有烤兰色,本原因一是由于母材含碳量过高,过分粗大的
热裂纹是由于铸铁母材杂质过渡到焊缝的C、石墨片形成难浸润层;二是使用后造成的组织
P、S量较大、低熔点结晶物在熔池冷凝过程中变质或内部杂质过多,使铸铁使用或焊接形成
发生集聚、焊接应力及脆性温度区间停留时间的高熔点氧化物(氧化铁、二氧化硅)形成难
过长而引起的。
浸润层。针对这种情况,在防止措施上主要是
冷裂纹则是由于铸铁本身脆性、形状复杂、减少焊缝含碳量,工艺上用氧化气氛烘碳(如
截面变化大及不可避免的拉应力所致,多发生气焊前期用氧化焰烘碳等),或用电弧焊焊条
在熔合线上(脆性区)、热影响区或工件承力冷焊以及使用钎焊工艺等。
薄弱部位,表面形态细长而少分又,常要经焊
后一段时间(甚至几天或更长)才出现,脆裂2变质灰口铸铁的焊接技术方法
时伴有响声,裂纹断口光洁。
变质灰口铸铁的焊接方法及工艺应根据铸
铸铁焊接裂纹的防止措施:针对热裂纹主铁件的用途、变质的结果程度(颜色、强度、
要是严格控制焊缝化学成分,如降低硫、磷含致密性等)以及不同焊件的体积、部位、形状
量,适当增加锰、稀土元素等;在工艺上降低厚度、成分、缺陷的情况及使用工况等条件来
溶合比,采取降低应力措施和认真清理焊处油选择。下面以两个变质铸铁的修复实例来说明
污杂质以及烘干焊条等,非同质焊缝焊接则应变质灰口铸铁的焊接技术方法及工艺的选择。
遵守冷焊工艺。防止冷裂纹主要控制工件应力,2.1电弧焊技术在变质灰口铸铁修复的应用实例
如铸件要在消除应力后施焊,根据具体情况采
某油浆泵泵壳因长期使用,在较大的振动
取加热减应区法以及工件焊前预热、焊后保温应力和温度作用下导致外壳开裂,见图1,其材
缓冷等。
质为H250。由于该铸件经过长期加热和油浸
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