起重機齒輪盤接手裂紋的焊接修復

周文明

摘 要：介紹采用一定的焊接工藝方法對大型鑄鋼件裂紋進行電弧焊焊接修復，修復過程時間短，修復質量高，具有較高的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：焊接工藝；鑄鋼件；裂紋；電弧焊；焊接修復

前言

在為某鋼鐵企業重型鑄造起重機的維修過程中，檢查發現其卷筒齒輪盤接手鑄鋼件（單件重2760kg）表面有兩處裂紋，裂紋長度約52mm，最大深度12mm左右，位置如下圖所示。

根據檢測數據，經過相關專家研究評審，決定采用電弧焊焊接方法對卷筒齒輪盤接手鑄鋼件裂紋進行修復。

1.焊接性分析

卷筒齒輪盤接手材質為ZG340～640，含碳量為0.52%～0.62%，屬中碳鋼，強度和硬度高，塑性和韌性低，焊接性差，因此在修復裂紋的同時，還要注意防止產生新的焊接冷裂紋，修復后的性能可通過選用焊接材料和合理的工藝措施來保證。

2.焊接材料的選用

根據現場實際情況，選用手工焊條電弧焊焊接方法，焊接材料的選用對于焊接質量來說至關重要，低氫型焊條有一定的脫硫能力，熔敷金屬塑性和韌性良好，擴散氫含量少，無論對熱裂紋或氫致裂紋來說，抗裂性均較高。而ZG340～640 含碳量較高，焊接時容易產生裂紋，因此選用塑性、韌性好，含氫量低，抗裂性能好的低氫焊條。由于起重機卷筒齒輪盤接手工作中處于頻繁動載荷，修復部位要求焊縫與母材等強，因此選用J607低氫鈉型藥皮的低合金高強度鋼焊條。

3.焊接修復工藝

3.1 焊前準備

3.1.1 首先確認卷筒齒輪盤接手鑄件裂紋的長度，查清裂紋的走向、分支和端點所在位置，清除裂紋缺陷，為防止裂紋擴展在裂紋端部鉆止裂孔φ5mm，深度比裂紋所在平面深2mm；為了保證裂紋接頭焊透和良好成型，將裂紋處開成45°～ 55°的V型坡口，深度為超過裂紋2mm。

3.1.2 對卷筒齒輪盤接手鑄鋼件裂紋所在的部位進行清理，徹底清除裂紋部位及其周圍30mm范圍內可引起產生缺陷的水分、油、銹等雜質，使其露出金屬光澤。

3.1.3對卷筒齒輪盤接手鑄鋼件焊接修復部位進行磁粉探傷，以確認沒有裂紋和其他缺陷的存在，確認缺陷清理質量合格后準許焊接修復。

3.1.4 焊條經350℃烘焙1小時，烘干后要置于100℃～150℃保溫筒內，隨用隨取。

3.2 焊接修復操作要點

3.2.1 在卷筒齒輪盤接手外圓下六點墊平，以防止修復過程中結構產生變形。焊前對卷筒齒輪盤接手鑄鋼件焊接修復部位及其周圍200mm處進行局部火焰預熱，溫度范圍為200℃～250℃。

3.2.2 焊材：J607焊條 焊材規格：φ4mm 焊接電源：直流反接 焊接電流：140～180A施焊

由于堿性焊條在焊接過程中不易操作，焊縫易出現氣孔，因此要求引弧要在工藝板上，電弧穩定后再進行缺陷的焊接修復；焊接時要連續施焊，中間不得停留，滅弧時電弧不能拉長，必須壓弧后迅速滅弧，弧坑應盡量小，避免弧坑出現氣孔和裂紋；焊接時焊接電流不宜過大，采用短弧焊，焊條擺動不宜過寬。

3.2.3 多層焊的前幾層焊縫采用小電流，慢焊速，以減小母材的熔深，中間焊層可采用較高的線能量，完成最后一道或幾道蓋面焊縫盡可能全部熔敷在前一層已熔敷的焊縫金屬上，使處在母材中的熱影響區受到回火作用，降低該區硬度和脆性，防止焊后產生裂紋。焊接修復過程中，控制層間溫度在200℃左右，以降低焊縫及熱影響區冷卻速度，從而控制馬氏體的形成。

3.2.4 各焊道之間必須清理干凈焊渣，對不平整的焊道用角磨修整；焊接修復時要嚴格控制各焊道排列平滑，堆焊方向交錯進行，焊接修復堆層高出鑄件表面3mm。

3.2.5焊接時為防止殘余應力的存在產生裂紋，必須邊焊接邊用手錘錘擊焊道，注意不要錘擊焊縫邊緣。

3.3焊后熱處理

焊后要及時對卷筒齒輪盤接手焊縫部位進行局部消除內應力處理，用氧乙炔火焰將焊縫及其周圍100mm范圍內加熱到350℃～420℃，保溫30分鐘，然后用石棉布保溫緩冷進行去氫處理防止裂紋產生，待溫度降到室溫后再將保溫材料移開。

4.焊后檢驗

品質部檢查員對卷筒齒輪盤接手鑄鋼件修復部位進行了無損探傷和硬度檢查，經過100%超聲波探傷，未發現裂紋、氣孔等焊接缺陷，用里氏硬度計對焊接區進行硬度測定，硬度符合相關要求，裂紋修復質量完全合格。

5.結論

應用科學合理的焊接工藝，采用電弧焊焊接修復大型鑄鋼件裂紋缺陷，修復時間短，經濟效益和社會效益高。

參考文獻：

[1]張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性.北京：機械工業出版社，1988

[2]伍廣.焊接工藝.北京：化學工業出版社，2002