焊接在設(shè)備維修中的地位及工藝分析

王春雨

摘 要：通過對兩種焊接工藝分析，體現(xiàn)了它們在設(shè)備維護中的特殊性和優(yōu)越性，鞏固了焊接工藝在維修行業(yè)中的領(lǐng)軍地位。只有熟練掌握焊接技術(shù)，才能使焊接工藝在設(shè)備維修中發(fā)揮更好的作用。

關(guān)鍵詞：焊接；設(shè)備維修；工藝分析

中圖分類號：TG457 文獻標(biāo)識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.008

焊接是通過物理或化學(xué)的手段，使兩個相分離的物體（同種材料或異種材料）產(chǎn)生原子（分子）間的結(jié)合，而連接成一體的連接方法，是不可拆卸的永久性連接。

焊接技術(shù)作為傳統(tǒng)工藝在機械制造、設(shè)備維修及安裝中的作用更為突出，具有以下優(yōu)點：①連接性能好：可以方便地將板材、型材或鑄鍛件根據(jù)需要進行組合焊接從而達(dá)到降低重量、節(jié)約材料、資源優(yōu)化的目的。②成形方便：在焊接過程中，熔池金屬溫度高，熔化和結(jié)晶速度快，易于成形，提高了效率。③焊接結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，同時又易于保證氣密性及水密性。④焊接方法種類多，焊接工藝適應(yīng)性廣。⑤生產(chǎn)成本低。⑥電源便攜，參數(shù)易于調(diào)整，尤其現(xiàn)場安裝及維修時，更為突出。

焊接技術(shù)的這些優(yōu)勢是其他維修工藝無法比擬的，體現(xiàn)出了它的重要地位。掌握好焊接技術(shù)，焊接工藝是前提，不同的材質(zhì)，有不同的焊接工藝，正確制定焊接工藝，才能夠保證焊接的質(zhì)量，提高工作效率，延長使用壽命。

1 奧氏體不繡鋼的焊接工藝

奧氏體不繡鋼具有高的熱強性和優(yōu)良的抗氧化性，并且焊接性良好。焊接特點如下：

（1）奧氏體不繡鋼熱導(dǎo)率小而線膨脹系數(shù)大，自由狀態(tài)下焊接容易產(chǎn)生較大的焊接變形，所以焊條電弧焊時應(yīng)注意選擇合適的試件反變形角度，以減少焊接變形。

（2）焊接時，一般選用與母材成分相同的焊接材料，為避免晶界貧Cr現(xiàn)象出現(xiàn)，降低鋼材的耐蝕性，焊接奧氏體不銹鋼時通常不應(yīng)預(yù)熱，并將層間溫度控制在60 ℃以下，盡可能加快焊接接頭的冷卻速度。

（3）焊接材料的選擇應(yīng)考慮到焊接工藝性和焊縫成分的要求，以保證焊接接頭的抗晶間腐蝕性和抗裂性能，奧氏體不繡鋼由于電阻率大，熱導(dǎo)率小，焊條底部在焊接時易發(fā)紅，因此焊條長度應(yīng)盡量短些。

（4）由于奧氏體不銹鋼熱導(dǎo)率小，為了獲得一定尺寸的焊縫，同時防止產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，焊接時應(yīng)選擇比低合金鋼小10%～20%的焊接電流，立焊、仰焊時應(yīng)比平時減小焊接電流15%～30%。

（5）焊條中的鈦、鉻、鈮，鋁等合金元素對氧有很大的親和力，為防止焊接過程中合金元素的燒損，應(yīng)盡量采用短弧焊接，小幅度擺動或直線形運條。

（6）奧氏體不銹鋼焊縫中，柱狀晶體的方向性很強，易形成低熔點，共晶體的偏析，另外，由于奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)大，使焊縫產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，在拉應(yīng)力和低熔點共晶體的作用下，焊縫易產(chǎn)生熱裂紋，特別是弧抗裂紋，為防止晶間腐蝕和熱裂紋的出現(xiàn)應(yīng)采取以下措施：①采用雙相組織。②添加穩(wěn)定劑。③控制含碳量。④采用堿性焊條。

（7）坡口加工及焊縫清理。采用機械方法加工坡口并要注意坡口清理，為防止金屬飛濺物的影響，可在坡口兩側(cè)受影響面上涂抹飛濺劑，焊后工件表面不得有焊疤等痕跡，應(yīng)注意清理。

2 鑄鐵冷焊工藝

2014年5月我們對哈爾濱第三發(fā)電廠設(shè)備大修回裝時，維修人員操作失誤，將給水泵撞裂，在沒有備品的情況下，決定用冷焊進行維修。

2.1 焊接性能分析

水泵殼體材質(zhì)為灰鑄鐵，這里我們針對灰鑄鐵的焊接性進行探討，灰鑄鐵的化學(xué)成分特點是碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，硫、磷雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，這就增大了焊接接頭對冷卻速度及冷熱裂紋的敏感性，灰鑄鐵的力學(xué)性能特點是強度低，基本無塑性。高的含碳量使焊接接頭冷裂紋敏感性較高，同時高的硫磷雜質(zhì)質(zhì)量使焊縫生成大量低熔點共晶體，焊接時發(fā)生熱裂紋的可能性也大大增加。這兩方面因素決定了灰鑄鐵焊縫易形成白口鑄鐵，與高碳馬氏體組織焊接性很差，焊縫極易產(chǎn)生裂紋。制定焊接工藝的核心問題是避免裂紋的產(chǎn)生。

2.2 焊接方法

鑄鐵冷焊的焊接方法有：①冷焊，工件不預(yù)熱，在常溫下進行焊接，可以節(jié)約能源消耗降低成本，改善勞動條件。②半熱焊，要將工件加熱到300～400 ℃。③熱焊，要將工件加熱到600～700 ℃（暗紅色）。由于現(xiàn)場施工，加熱條件不具備，我們采取了電弧冷焊工藝進行縫補。

2.3 焊接材料的選擇

由于修補對焊材的消耗量大，所以選擇價格較貴，但焊接性能較好的焊條。

2.4 焊接電流的選擇

選用較低的焊接電流，降低熔和比，以降低裂紋的敏感性，我們選擇90 A到100 A的焊接電流。

2.5 焊接速度與電弧長度的選擇

為避免產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采用較低的焊接熱量的輸入，所以我們應(yīng)該在保證焊縫成形與母材熔合良好的前提下，最好采用速度比較快的焊接速度和較小的電弧長度。

2.6 焊前準(zhǔn)備

（1）首先要清油、除銹。

（2）用著色方法或用局部加熱方法都能夠判斷裂紋的走向及裂紋的長度。

（3）在距離裂紋端大約3 mm處鉆直徑為5～8 mm的止裂孔，這樣就能夠有效防止在施焊的過程中裂紋的延展。

（4）用角向磨光機延裂紋的方向開出坡口，坡口角度要盡量小，以不超過65 °為宜，坡口底部為圓弧形。

（5）如果是大型鑄件，還可以在焊縫處置上螺釘，使焊縫得以加強。

（6）為保證焊縫質(zhì)量，同時降低熱輸入，采用90～100 A的焊接電流，焊接時要適當(dāng)提高焊速，同時不做橫向擺動，以避免熱輸入量大時增加半熔化區(qū)的寬度。

（7）每次在焊接30 mm左右立即用小錘錘擊焊縫以釋放焊補區(qū)的應(yīng)力，錘擊過程要均勻、適度，焊件溫度小于300 ℃時，不再錘擊，以避免產(chǎn)生冷脆裂紋，在補焊區(qū)冷卻至40～60 ℃時，再焊下一道焊縫。

（8）最后焊補止裂孔，焊補止裂孔時要注意控制層間溫度，待上層充分冷卻后，再進行下一步的焊接，條件容許時要用石棉充分保溫，以保證焊接質(zhì)量。