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電磁攪拌器內(nèi)筒包板焊接裂紋的預(yù)防

2019-10-21 16:10:14王洪
科技風(fēng) 2019年17期
關(guān)鍵詞:焊接工藝效益裂紋

王洪

摘 要:本文簡(jiǎn)要介紹了電磁攪拌器內(nèi)筒包板的焊縫結(jié)構(gòu)形式與工作條件,對(duì)304與310不銹鋼的焊接性進(jìn)行了分析,著重指出了產(chǎn)品防止裂紋的焊接工藝措施以及取得的效果。

關(guān)鍵詞:電磁攪拌器;裂紋;焊接工藝;效益

電磁攪拌器由于工作環(huán)境非常惡劣,長(zhǎng)期處在高溫狀態(tài)下工作,有的產(chǎn)品在使用不到一年后就出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命,甚至報(bào)廢。據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)很多電磁攪拌器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品雖然價(jià)格比國(guó)外產(chǎn)品便宜,但產(chǎn)品質(zhì)量也存在一些問(wèn)題,主要是殼體出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂,導(dǎo)致循環(huán)冷卻水泄漏,發(fā)生短路現(xiàn)象。本人近幾年在岳陽(yáng)市周邊企業(yè)指導(dǎo)電磁鐵廠焊工的培訓(xùn)過(guò)程中,常遇到電磁攪拌器產(chǎn)生裂紋的案例。電磁攪拌器殼體主要由304不銹鋼和310不銹鋼組成,如果焊接工藝或焊接材料選擇不當(dāng)會(huì)造成裂紋,影響產(chǎn)品使用壽命。

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷部位及原因分析

電磁攪拌器的類型多種多樣,方圓坯凝固末端電磁攪拌器之一的環(huán)形鐵芯銅管繞組水內(nèi)冷式攪拌器的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)。

筒體焊縫結(jié)構(gòu)主要由搭接接頭組成,個(gè)別地方還有十字接頭,裂紋產(chǎn)生部位主要集中在圖中十字焊縫和搭接焊縫處,焊縫接頭形式為搭接和十字接頭。其中隔柵條材質(zhì)為304不銹鋼,內(nèi)、外筒體板材質(zhì)為310不銹鋼。產(chǎn)品使用時(shí)在內(nèi)、外筒夾板間通循環(huán)水進(jìn)行冷卻,以降低高溫狀態(tài)下的鋼坯對(duì)線圈的燒損。

該產(chǎn)品的工作壓力為8kgf/cm,交工前按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了12 kgf/cm的水壓試驗(yàn)且無(wú)滲漏現(xiàn)象。但由于工作環(huán)境非常惡劣,又處在500℃~600℃高溫下工作,有的產(chǎn)品在使用1~3個(gè)月后,出現(xiàn)了圖中部位的開(kāi)裂現(xiàn)象。每年由焊縫開(kāi)裂所造成的維修成本很高,給企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

通過(guò)對(duì)返修產(chǎn)品的裂紋檢查和現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析,產(chǎn)生裂紋的主要原因首先是下料尺寸不夠準(zhǔn)確、間隙過(guò)寬、強(qiáng)行裝配,其次是焊接時(shí)電流過(guò)大、施焊順序不合理,導(dǎo)致產(chǎn)生了較大的焊接殘余應(yīng)力和變形,引起裂紋的產(chǎn)生。

二、焊接性分析

(1)力學(xué)性能:304和310不銹鋼的力學(xué)性能如下表所示。

(3)物理性能:304鋼和310鋼都屬于奧氏體不銹鋼,304鋼和310鋼的平均線膨脹系數(shù)在0~649℃時(shí)相差很小,熱導(dǎo)率在500℃時(shí)兩者相差也不大。

通過(guò)上述對(duì)比分析可知,這兩種鋼是能夠進(jìn)行焊接的,焊接時(shí)一般不需要采取特殊的焊接工藝措施。但如果焊接材料和焊接工藝選擇不當(dāng),可能會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕和熱裂紋等問(wèn)題。

三、焊接工藝

(1)焊接方法:奧氏體不銹鋼的焊接性較好,常用的焊接方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊。鎢板氬弧焊接熱影響區(qū)和焊接變形小,焊縫成形美觀,結(jié)合該產(chǎn)品的板厚和結(jié)構(gòu)情況,采用鎢板氬弧焊更能保證焊縫的質(zhì)量。

(2)焊接材料:310屬于耐熱、耐高溫不銹鋼,304屬于普通型不銹鋼,為了防止晶間腐蝕和熱裂紋的產(chǎn)生,焊絲中的主要成份Cr、Ni含量應(yīng)不低于母材金屬含量的最高值。因此應(yīng)選用和310不銹鋼等成分的ER310焊絲。

(3)焊接工藝參數(shù):奧氏體不銹鋼焊接如果工藝參數(shù)選擇不當(dāng),特別是焊接熱輸入過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕和熱裂紋。焊接工藝參數(shù)見(jiàn)下表。

四、焊接工藝措施

通過(guò)對(duì)該電磁攪拌器內(nèi)筒包板焊接裂紋的分析以及現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題,主要措施有以下幾個(gè)方面。

(1)裝配:嚴(yán)格按圖紙要求下料,不得強(qiáng)行裝配,有的焊縫間隙過(guò)大,強(qiáng)行裝配后焊接應(yīng)力和焊接變形大,增加了產(chǎn)生裂紋的傾向。特別是返修焊縫,強(qiáng)行裝配后極易產(chǎn)生裂紋傾向。

(2)焊接工藝:首先,采用小熱輸入,小電流快速焊。奧氏體不銹鋼焊接,為了防止晶間腐蝕和熱裂紋,減小焊接變形,宜采用小熱輸入、小電流短弧快速焊。小電流短弧快速焊,冷卻速度快,在敏化溫度區(qū)停留時(shí)間短,有利于防止晶間腐蝕;熱輸入小,焊接應(yīng)力就小,有利于防止熱裂紋和焊接變形。其次,采用正確的焊接順序。該產(chǎn)品主要由搭接焊縫和十字焊縫組成,焊縫形狀不規(guī)則。焊接時(shí)應(yīng)先焊收縮量大的焊縫和十字焊縫,盡可能采用對(duì)稱焊,對(duì)于長(zhǎng)焊縫要采用分段焊和退焊,避免因焊接時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的焊接殘余應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

五、注意事項(xiàng)

施工過(guò)程中要嚴(yán)格按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝配和焊接,且焊縫尺寸要滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求;另外,提高焊工的質(zhì)量責(zé)任意識(shí),有的焊工為了提高效率而忽略了質(zhì)量要求。

六、結(jié)論

通過(guò)我對(duì)該公司技術(shù)指導(dǎo)及近一年的質(zhì)量跟蹤后,裂紋發(fā)生率明顯下降,產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高,產(chǎn)品返修周期由過(guò)去的3個(gè)月提升到將近一年時(shí)間左右,每臺(tái)攪拌器為企業(yè)節(jié)約資金約1萬(wàn)多元。

參考文獻(xiàn):

[1]張紅霞,杜永勝.不同電磁攪拌器內(nèi)電磁力的有限元數(shù)值計(jì)算[J].鑄造設(shè)備與工藝,2011(03):35-37.

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