35CrMoA風(fēng)機(jī)主軸焊接修復(fù)工藝

吳顯宏+李慶楓

【摘 要】 通過(guò)對(duì)35CrMoA材質(zhì)的焊接性分析和主軸結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇焊材和焊接及熱處理工藝參數(shù)，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸的磨損部位進(jìn)行焊接修復(fù)。修復(fù)后軸經(jīng)機(jī)床精加工后，風(fēng)機(jī)連續(xù)7個(gè)月運(yùn)行正常，為同類(lèi)軸的焊接修復(fù)提供了可行的方法。

【關(guān)鍵詞】 35CrMoA 風(fēng)機(jī)主軸 磨損 焊接修復(fù)

越南冒溪工程在#1爐檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)， B引風(fēng)機(jī)主軸非驅(qū)動(dòng)端軸承位嚴(yán)重?fù)p傷，磨損深度最深位置約10mm左右，主軸磨損情況見(jiàn)圖1。

由于檢修工期較短，重新采購(gòu)主軸所需時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組重新啟動(dòng)的工期要求，因此采用現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊的方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

1 概述

該引風(fēng)機(jī)主軸材質(zhì)為35CrMoA，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨。35CrMoA是一種中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)500℃；冷變形時(shí)塑性中等，焊接性差。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

35CrMoA調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能見(jiàn)表2。

2 35CrMoA焊接性分析

2.1 冷裂敏感性

用碳當(dāng)量法進(jìn)行焊接性分析，碳當(dāng)量越大，淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生冷冷裂紋。當(dāng)CEV<0.4%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向不大；當(dāng)0.4%≤CEV<0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向較顯著，焊接性較差；當(dāng)CEV>0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。

對(duì)于C≥0.18%的低合金結(jié)構(gòu)鋼材料焊接性分析，通常采用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW ）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式來(lái)評(píng)價(jià)：

CEV=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%

根據(jù)廠家提供的材質(zhì)質(zhì)量證明書(shū)中的化學(xué)成分計(jì)算，主軸的CEV為0.66，表明該鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。因此，在焊接過(guò)程中應(yīng)采取焊前預(yù)熱，控制焊縫中的含氫量和降低焊接接頭應(yīng)力等措施。

2.2 熱裂紋敏感性

由于35CrMoA中碳含量高，導(dǎo)致S、P偏析傾向變大，結(jié)晶裂紋傾向增大；并且由于35CrMoA中碳及合金含量高，熔池的結(jié)晶溫度區(qū)間大，亦導(dǎo)致結(jié)晶裂紋傾向增大。因此，在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量選用含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，并且焊接操作時(shí)應(yīng)注意填滿(mǎn)弧坑及保證良好的焊縫成形。

2.3 過(guò)熱區(qū)脆化

由于中碳調(diào)質(zhì)鋼具有相當(dāng)大的淬硬性，在焊接熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)內(nèi)很容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度越大，生成高碳馬氏體就越多，脆化也就越嚴(yán)重。由于小熱輸入量可減少高溫停留時(shí)間，避免奧氏體晶體過(guò)熱增加奧氏體內(nèi)部成分的不均勻性，從而降低其穩(wěn)定性；預(yù)熱和緩冷能降低冷卻速度，改善過(guò)熱區(qū)性能。因此，焊接過(guò)程中宜采用小焊接熱輸入并采取預(yù)熱、緩冷等工藝措施。

2.4 熱影響區(qū)軟化

中碳調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，熱影響區(qū)上凡是加熱溫度高于母材回火溫度至Ac1的區(qū)域，由于碳化物的積聚長(zhǎng)大而使得鋼材軟化，軟化區(qū)的軟化程度和寬度與焊接熱輸入有關(guān)，熱輸入越小，加熱和冷卻速度越快，受熱時(shí)間越短，其軟化程度和寬度就越小。因此，焊接時(shí)應(yīng)采用熱能集中、熱輸入較小的焊接方法，以減小軟化區(qū)間和軟化程度。

3 焊接工藝措施

由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，主軸只能在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接；并且主軸需要修補(bǔ)的整個(gè)磨損的軸承面，修補(bǔ)厚度最大近10mm，修補(bǔ)的焊縫受扭矩力的作用，需要考慮強(qiáng)度因素。結(jié)合35CrMoA的焊接性，制定了以下焊接工藝：

3.1 焊前打磨

焊前對(duì)待修補(bǔ)面用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，去除軸承位的氧化層、油、銹等對(duì)焊接有害的雜質(zhì)，并打磨去除尖銳的凸起層，整個(gè)待修補(bǔ)面露出金屬光澤，并圓滑過(guò)渡。

3.2 焊前預(yù)熱及層間溫度控制

根據(jù)母材材質(zhì)，選擇預(yù)熱溫度為200～300℃，使用遠(yuǎn)紅外電阻加熱，整個(gè)焊接過(guò)程保證層間溫度在200～300℃，使用熱處理溫控儀全程控溫。

3.3 焊接方法

與母材結(jié)合的第一層和次層，使用GTAW方法焊接，以減小母材過(guò)熱區(qū)的脆化和熱影響區(qū)軟化，剩余堆焊層使用SMAW方法焊接，以提高焊接效率。

3.4 焊接材料

軸越接近表面，承受的扭矩力越大，選擇焊接材料時(shí)需要考慮強(qiáng)度和成分的影響；又考慮母材的熱裂敏感性，需選擇含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，因此選用與35CrMoA成分相近的TIG-R30焊絲和E5515-B2（R307）焊條。

3.5 焊接工藝參數(shù)（見(jiàn)表3）

3.6 焊接操作工藝

（1）焊接前，用石棉布包扎待焊部位兩端的軸和軸端螺紋部位，以防止焊接飛濺損傷螺紋和軸面。

（2）焊條使用前，在350℃下烘焙1h，放入100～120℃的保溫筒內(nèi)，隨取隨用。

（3）由于待焊軸面直徑為200mm，如果安排兩名焊工同時(shí)施焊，軸所受的熱輸入量過(guò)大，t8/5變大，造成熱影響區(qū)軟化加劇。因此安排一名焊工，按照?qǐng)A周方向焊接，焊接順序見(jiàn)圖2

（4）焊接時(shí)采用多層多道焊，當(dāng)整個(gè)軸面焊接完一層后再進(jìn)行下一層的焊接。采用小線能量進(jìn)行焊接，在保證熔合良好的情況下，盡量減小電流，并控制焊層厚度不大于3mm。施焊中層間接頭錯(cuò)開(kāi)至少20mm，注意接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿(mǎn)，以免產(chǎn)生弧坑裂紋。

（5）堆焊厚度比軸設(shè)計(jì)尺寸高2～3mm，以留出機(jī)加工余量。

3.7 焊后熱處理

堆焊完成后，經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行焊后回火處理，焊后熱處理采用局部電阻加熱的方法。由于軸是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，焊后回火溫度，應(yīng)控制在比母材淬火后的回火溫度低50℃，避免造成母材回火軟化，因此確定回火溫度500℃。由于補(bǔ)焊焊縫厚度大概為13mm，堆焊部位直徑200mm，確定升降溫速度60℃/h，高溫區(qū)恒溫4h，300℃以下不控制降溫速度。預(yù)熱及焊后熱處理曲線如圖3。

4 無(wú)損檢驗(yàn)

焊接熱處理后，對(duì)主軸堆焊部位進(jìn)行PT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等開(kāi)口性缺陷；機(jī)加工完畢后，對(duì)軸進(jìn)行PT和UT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

主軸堆焊修復(fù)后，修復(fù)部位經(jīng)機(jī)床精加工，尺寸達(dá)到了原設(shè)計(jì)精度要求，風(fēng)機(jī)重新裝配后，振動(dòng)值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，運(yùn)行平穩(wěn)良好，已連續(xù)運(yùn)行7個(gè)月，無(wú)任何異常。實(shí)踐證明，該焊接工藝能用于35CrMoA風(fēng)機(jī)類(lèi)軸的大面積磨損的修復(fù)，能降低檢修成本，縮短檢修工期，具有實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《焊接工程師手冊(cè)》—陳祝年編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年.

[2]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）—中國(guó)電力出版社.

[3]《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》（DL/T819-2002）—中國(guó)電力出版社.

[4]《合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 3077-1999）—中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.endprint

【摘 要】 通過(guò)對(duì)35CrMoA材質(zhì)的焊接性分析和主軸結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇焊材和焊接及熱處理工藝參數(shù)，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸的磨損部位進(jìn)行焊接修復(fù)。修復(fù)后軸經(jīng)機(jī)床精加工后，風(fēng)機(jī)連續(xù)7個(gè)月運(yùn)行正常，為同類(lèi)軸的焊接修復(fù)提供了可行的方法。

【關(guān)鍵詞】 35CrMoA 風(fēng)機(jī)主軸 磨損 焊接修復(fù)

越南冒溪工程在#1爐檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)， B引風(fēng)機(jī)主軸非驅(qū)動(dòng)端軸承位嚴(yán)重?fù)p傷，磨損深度最深位置約10mm左右，主軸磨損情況見(jiàn)圖1。

由于檢修工期較短，重新采購(gòu)主軸所需時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組重新啟動(dòng)的工期要求，因此采用現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊的方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

1 概述

該引風(fēng)機(jī)主軸材質(zhì)為35CrMoA，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨。35CrMoA是一種中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)500℃；冷變形時(shí)塑性中等，焊接性差。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

35CrMoA調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能見(jiàn)表2。

2 35CrMoA焊接性分析

2.1 冷裂敏感性

用碳當(dāng)量法進(jìn)行焊接性分析，碳當(dāng)量越大，淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生冷冷裂紋。當(dāng)CEV<0.4%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向不大；當(dāng)0.4%≤CEV<0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向較顯著，焊接性較差；當(dāng)CEV>0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。

對(duì)于C≥0.18%的低合金結(jié)構(gòu)鋼材料焊接性分析，通常采用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW ）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式來(lái)評(píng)價(jià)：

CEV=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%

根據(jù)廠家提供的材質(zhì)質(zhì)量證明書(shū)中的化學(xué)成分計(jì)算，主軸的CEV為0.66，表明該鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。因此，在焊接過(guò)程中應(yīng)采取焊前預(yù)熱，控制焊縫中的含氫量和降低焊接接頭應(yīng)力等措施。

2.2 熱裂紋敏感性

由于35CrMoA中碳含量高，導(dǎo)致S、P偏析傾向變大，結(jié)晶裂紋傾向增大；并且由于35CrMoA中碳及合金含量高，熔池的結(jié)晶溫度區(qū)間大，亦導(dǎo)致結(jié)晶裂紋傾向增大。因此，在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量選用含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，并且焊接操作時(shí)應(yīng)注意填滿(mǎn)弧坑及保證良好的焊縫成形。

2.3 過(guò)熱區(qū)脆化

由于中碳調(diào)質(zhì)鋼具有相當(dāng)大的淬硬性，在焊接熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)內(nèi)很容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度越大，生成高碳馬氏體就越多，脆化也就越嚴(yán)重。由于小熱輸入量可減少高溫停留時(shí)間，避免奧氏體晶體過(guò)熱增加奧氏體內(nèi)部成分的不均勻性，從而降低其穩(wěn)定性；預(yù)熱和緩冷能降低冷卻速度，改善過(guò)熱區(qū)性能。因此，焊接過(guò)程中宜采用小焊接熱輸入并采取預(yù)熱、緩冷等工藝措施。

2.4 熱影響區(qū)軟化

中碳調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，熱影響區(qū)上凡是加熱溫度高于母材回火溫度至Ac1的區(qū)域，由于碳化物的積聚長(zhǎng)大而使得鋼材軟化，軟化區(qū)的軟化程度和寬度與焊接熱輸入有關(guān)，熱輸入越小，加熱和冷卻速度越快，受熱時(shí)間越短，其軟化程度和寬度就越小。因此，焊接時(shí)應(yīng)采用熱能集中、熱輸入較小的焊接方法，以減小軟化區(qū)間和軟化程度。

3 焊接工藝措施

由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，主軸只能在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接；并且主軸需要修補(bǔ)的整個(gè)磨損的軸承面，修補(bǔ)厚度最大近10mm，修補(bǔ)的焊縫受扭矩力的作用，需要考慮強(qiáng)度因素。結(jié)合35CrMoA的焊接性，制定了以下焊接工藝：

3.1 焊前打磨

焊前對(duì)待修補(bǔ)面用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，去除軸承位的氧化層、油、銹等對(duì)焊接有害的雜質(zhì)，并打磨去除尖銳的凸起層，整個(gè)待修補(bǔ)面露出金屬光澤，并圓滑過(guò)渡。

3.2 焊前預(yù)熱及層間溫度控制

根據(jù)母材材質(zhì)，選擇預(yù)熱溫度為200～300℃，使用遠(yuǎn)紅外電阻加熱，整個(gè)焊接過(guò)程保證層間溫度在200～300℃，使用熱處理溫控儀全程控溫。

3.3 焊接方法

與母材結(jié)合的第一層和次層，使用GTAW方法焊接，以減小母材過(guò)熱區(qū)的脆化和熱影響區(qū)軟化，剩余堆焊層使用SMAW方法焊接，以提高焊接效率。

3.4 焊接材料

軸越接近表面，承受的扭矩力越大，選擇焊接材料時(shí)需要考慮強(qiáng)度和成分的影響；又考慮母材的熱裂敏感性，需選擇含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，因此選用與35CrMoA成分相近的TIG-R30焊絲和E5515-B2（R307）焊條。

3.5 焊接工藝參數(shù)（見(jiàn)表3）

3.6 焊接操作工藝

（1）焊接前，用石棉布包扎待焊部位兩端的軸和軸端螺紋部位，以防止焊接飛濺損傷螺紋和軸面。

（2）焊條使用前，在350℃下烘焙1h，放入100～120℃的保溫筒內(nèi)，隨取隨用。

（3）由于待焊軸面直徑為200mm，如果安排兩名焊工同時(shí)施焊，軸所受的熱輸入量過(guò)大，t8/5變大，造成熱影響區(qū)軟化加劇。因此安排一名焊工，按照?qǐng)A周方向焊接，焊接順序見(jiàn)圖2

（4）焊接時(shí)采用多層多道焊，當(dāng)整個(gè)軸面焊接完一層后再進(jìn)行下一層的焊接。采用小線能量進(jìn)行焊接，在保證熔合良好的情況下，盡量減小電流，并控制焊層厚度不大于3mm。施焊中層間接頭錯(cuò)開(kāi)至少20mm，注意接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿(mǎn)，以免產(chǎn)生弧坑裂紋。

（5）堆焊厚度比軸設(shè)計(jì)尺寸高2～3mm，以留出機(jī)加工余量。

3.7 焊后熱處理

堆焊完成后，經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行焊后回火處理，焊后熱處理采用局部電阻加熱的方法。由于軸是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，焊后回火溫度，應(yīng)控制在比母材淬火后的回火溫度低50℃，避免造成母材回火軟化，因此確定回火溫度500℃。由于補(bǔ)焊焊縫厚度大概為13mm，堆焊部位直徑200mm，確定升降溫速度60℃/h，高溫區(qū)恒溫4h，300℃以下不控制降溫速度。預(yù)熱及焊后熱處理曲線如圖3。

4 無(wú)損檢驗(yàn)

焊接熱處理后，對(duì)主軸堆焊部位進(jìn)行PT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等開(kāi)口性缺陷；機(jī)加工完畢后，對(duì)軸進(jìn)行PT和UT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

主軸堆焊修復(fù)后，修復(fù)部位經(jīng)機(jī)床精加工，尺寸達(dá)到了原設(shè)計(jì)精度要求，風(fēng)機(jī)重新裝配后，振動(dòng)值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，運(yùn)行平穩(wěn)良好，已連續(xù)運(yùn)行7個(gè)月，無(wú)任何異常。實(shí)踐證明，該焊接工藝能用于35CrMoA風(fēng)機(jī)類(lèi)軸的大面積磨損的修復(fù)，能降低檢修成本，縮短檢修工期，具有實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《焊接工程師手冊(cè)》—陳祝年編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年.

[2]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）—中國(guó)電力出版社.

[3]《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》（DL/T819-2002）—中國(guó)電力出版社.

[4]《合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 3077-1999）—中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.endprint

【摘 要】 通過(guò)對(duì)35CrMoA材質(zhì)的焊接性分析和主軸結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇焊材和焊接及熱處理工藝參數(shù)，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸的磨損部位進(jìn)行焊接修復(fù)。修復(fù)后軸經(jīng)機(jī)床精加工后，風(fēng)機(jī)連續(xù)7個(gè)月運(yùn)行正常，為同類(lèi)軸的焊接修復(fù)提供了可行的方法。

【關(guān)鍵詞】 35CrMoA 風(fēng)機(jī)主軸 磨損 焊接修復(fù)

越南冒溪工程在#1爐檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)， B引風(fēng)機(jī)主軸非驅(qū)動(dòng)端軸承位嚴(yán)重?fù)p傷，磨損深度最深位置約10mm左右，主軸磨損情況見(jiàn)圖1。

由于檢修工期較短，重新采購(gòu)主軸所需時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組重新啟動(dòng)的工期要求，因此采用現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊的方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

1 概述

該引風(fēng)機(jī)主軸材質(zhì)為35CrMoA，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨。35CrMoA是一種中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)500℃；冷變形時(shí)塑性中等，焊接性差。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

35CrMoA調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能見(jiàn)表2。

2 35CrMoA焊接性分析

2.1 冷裂敏感性

用碳當(dāng)量法進(jìn)行焊接性分析，碳當(dāng)量越大，淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生冷冷裂紋。當(dāng)CEV<0.4%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向不大；當(dāng)0.4%≤CEV<0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向較顯著，焊接性較差；當(dāng)CEV>0.6%時(shí)，鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。

對(duì)于C≥0.18%的低合金結(jié)構(gòu)鋼材料焊接性分析，通常采用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW ）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式來(lái)評(píng)價(jià)：

CEV=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%

根據(jù)廠家提供的材質(zhì)質(zhì)量證明書(shū)中的化學(xué)成分計(jì)算，主軸的CEV為0.66，表明該鋼材焊接冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性能很差。因此，在焊接過(guò)程中應(yīng)采取焊前預(yù)熱，控制焊縫中的含氫量和降低焊接接頭應(yīng)力等措施。

2.2 熱裂紋敏感性

由于35CrMoA中碳含量高，導(dǎo)致S、P偏析傾向變大，結(jié)晶裂紋傾向增大；并且由于35CrMoA中碳及合金含量高，熔池的結(jié)晶溫度區(qū)間大，亦導(dǎo)致結(jié)晶裂紋傾向增大。因此，在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量選用含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，并且焊接操作時(shí)應(yīng)注意填滿(mǎn)弧坑及保證良好的焊縫成形。

2.3 過(guò)熱區(qū)脆化

由于中碳調(diào)質(zhì)鋼具有相當(dāng)大的淬硬性，在焊接熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)內(nèi)很容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度越大，生成高碳馬氏體就越多，脆化也就越嚴(yán)重。由于小熱輸入量可減少高溫停留時(shí)間，避免奧氏體晶體過(guò)熱增加奧氏體內(nèi)部成分的不均勻性，從而降低其穩(wěn)定性；預(yù)熱和緩冷能降低冷卻速度，改善過(guò)熱區(qū)性能。因此，焊接過(guò)程中宜采用小焊接熱輸入并采取預(yù)熱、緩冷等工藝措施。

2.4 熱影響區(qū)軟化

中碳調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，熱影響區(qū)上凡是加熱溫度高于母材回火溫度至Ac1的區(qū)域，由于碳化物的積聚長(zhǎng)大而使得鋼材軟化，軟化區(qū)的軟化程度和寬度與焊接熱輸入有關(guān)，熱輸入越小，加熱和冷卻速度越快，受熱時(shí)間越短，其軟化程度和寬度就越小。因此，焊接時(shí)應(yīng)采用熱能集中、熱輸入較小的焊接方法，以減小軟化區(qū)間和軟化程度。

3 焊接工藝措施

由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，主軸只能在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接；并且主軸需要修補(bǔ)的整個(gè)磨損的軸承面，修補(bǔ)厚度最大近10mm，修補(bǔ)的焊縫受扭矩力的作用，需要考慮強(qiáng)度因素。結(jié)合35CrMoA的焊接性，制定了以下焊接工藝：

3.1 焊前打磨

焊前對(duì)待修補(bǔ)面用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，去除軸承位的氧化層、油、銹等對(duì)焊接有害的雜質(zhì)，并打磨去除尖銳的凸起層，整個(gè)待修補(bǔ)面露出金屬光澤，并圓滑過(guò)渡。

3.2 焊前預(yù)熱及層間溫度控制

根據(jù)母材材質(zhì)，選擇預(yù)熱溫度為200～300℃，使用遠(yuǎn)紅外電阻加熱，整個(gè)焊接過(guò)程保證層間溫度在200～300℃，使用熱處理溫控儀全程控溫。

3.3 焊接方法

與母材結(jié)合的第一層和次層，使用GTAW方法焊接，以減小母材過(guò)熱區(qū)的脆化和熱影響區(qū)軟化，剩余堆焊層使用SMAW方法焊接，以提高焊接效率。

3.4 焊接材料

軸越接近表面，承受的扭矩力越大，選擇焊接材料時(shí)需要考慮強(qiáng)度和成分的影響；又考慮母材的熱裂敏感性，需選擇含碳量比母材低、硫磷等雜質(zhì)少的焊材，因此選用與35CrMoA成分相近的TIG-R30焊絲和E5515-B2（R307）焊條。

3.5 焊接工藝參數(shù)（見(jiàn)表3）

3.6 焊接操作工藝

（1）焊接前，用石棉布包扎待焊部位兩端的軸和軸端螺紋部位，以防止焊接飛濺損傷螺紋和軸面。

（2）焊條使用前，在350℃下烘焙1h，放入100～120℃的保溫筒內(nèi)，隨取隨用。

（3）由于待焊軸面直徑為200mm，如果安排兩名焊工同時(shí)施焊，軸所受的熱輸入量過(guò)大，t8/5變大，造成熱影響區(qū)軟化加劇。因此安排一名焊工，按照?qǐng)A周方向焊接，焊接順序見(jiàn)圖2

（4）焊接時(shí)采用多層多道焊，當(dāng)整個(gè)軸面焊接完一層后再進(jìn)行下一層的焊接。采用小線能量進(jìn)行焊接，在保證熔合良好的情況下，盡量減小電流，并控制焊層厚度不大于3mm。施焊中層間接頭錯(cuò)開(kāi)至少20mm，注意接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿(mǎn)，以免產(chǎn)生弧坑裂紋。

（5）堆焊厚度比軸設(shè)計(jì)尺寸高2～3mm，以留出機(jī)加工余量。

3.7 焊后熱處理

堆焊完成后，經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行焊后回火處理，焊后熱處理采用局部電阻加熱的方法。由于軸是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，焊后回火溫度，應(yīng)控制在比母材淬火后的回火溫度低50℃，避免造成母材回火軟化，因此確定回火溫度500℃。由于補(bǔ)焊焊縫厚度大概為13mm，堆焊部位直徑200mm，確定升降溫速度60℃/h，高溫區(qū)恒溫4h，300℃以下不控制降溫速度。預(yù)熱及焊后熱處理曲線如圖3。

4 無(wú)損檢驗(yàn)

焊接熱處理后，對(duì)主軸堆焊部位進(jìn)行PT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等開(kāi)口性缺陷；機(jī)加工完畢后，對(duì)軸進(jìn)行PT和UT檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

主軸堆焊修復(fù)后，修復(fù)部位經(jīng)機(jī)床精加工，尺寸達(dá)到了原設(shè)計(jì)精度要求，風(fēng)機(jī)重新裝配后，振動(dòng)值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，運(yùn)行平穩(wěn)良好，已連續(xù)運(yùn)行7個(gè)月，無(wú)任何異常。實(shí)踐證明，該焊接工藝能用于35CrMoA風(fēng)機(jī)類(lèi)軸的大面積磨損的修復(fù)，能降低檢修成本，縮短檢修工期，具有實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《焊接工程師手冊(cè)》—陳祝年編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年.

[2]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）—中國(guó)電力出版社.

[3]《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》（DL/T819-2002）—中國(guó)電力出版社.

[4]《合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 3077-1999）—中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.endprint