PVC聚合釜攪拌葉焊接修復方法

曹忠玉，郭 吉，劉 凱

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧廈 石嘴山753202）

PVC聚合釜在生產過程中由于緊急停車等原因，易發生釜內粘料淤積，致使聚合釜攪拌葉超負荷運轉產生斷裂性裂紋。在更換備用攪拌葉的同時需將有裂紋攪拌葉進行修復。

采用焊接方法進行攪拌葉修復時，通過正確選擇焊材、合理設計坡口、優化焊接工藝等，確保了聚合釜攪拌葉修復后達到使用要求。

1 聚合釜攪拌葉修復技術要求

1.1 聚合釜攪拌葉結構及裂紋產生部位

聚合釜攪拌葉隨聚合釜傳動裝置轉動，使釜內物料強烈的流動，充分混合，提高傳熱、傳質效率，實現有效的化學反應。PVC聚合釜攪拌葉常選用后掠式三葉攪拌，也是目前大型聚合釜選用較多的一種攪拌方式。

在攪拌過程中，受力點主要集中在攪拌葉與根部連接處附近，常見裂紋主要是豎向的。

1.2 聚合釜攪拌葉輪焊接修復要求

1.2.1 焊接工藝要求

（1）攪拌器的靜平衡是聚合釜技術關鍵，攪拌葉焊接修復時保證葉片不發生變形，以免影響攪拌器的靜平衡精度。

（2）攪拌葉焊后表面要求具有一定光潔度，防止攪拌葉粘接物料。

（3）焊縫具有原來材質的耐蝕性。

1.2.2 修復后力學性能要求

根據攪拌器的工作特性，選用的焊條應能保證堆焊部位的力學性能等同于母材的性能。攪拌葉焊接修復后，能保持原有的強度和剛度，保證在運行時不發生變形。

2 焊接材料特性及焊接工藝分析

2.1 焊接材料特性

PVC聚合釜攪拌葉選用022Cr17Ni12Mo2不銹鋼屬于奧氏體不銹鋼，其主要化學成分見表1。

022Cr17Ni12Mo2不銹鋼具有較好的韌性和塑性，無淬硬傾向。材料熱敏感性較強，在450～850℃溫區內停留時間稍長，尤其是采用高熱輸入焊接時，熔焊過程中在焊縫金屬和熱影響區內發生組織和性能的變化，并由此引起接頭耐蝕性的下降和熱裂紋傾向，容易發生熱裂紋。而且，如果保護措施不到位或不良，高溫氧化嚴重；線膨脹系數大，易產生較大的焊接變形。

表1 022Cr17Ni12Mo2奧氏體不銹鋼化學成分

因此，合理設計焊接接頭是關鍵，正確掌握焊接方法，采用合理的焊接工藝，選用熱源集中的焊接方法、小線能量以及快速冷卻等措施，減少碳化物析出和避免接頭組織過熱。

2.2 焊接修復工藝分析

022Cr17Ni12Mo2不銹鋼電弧焊工藝主要包括焊前準備、焊條選擇、焊接參數的確定和焊接接頭的檢查等。

（1）焊縫的切割坡口制備

設計奧氏體不銹鋼焊接的坡口時，應盡量縮小焊縫的橫截面，以減小焊接收縮變形。板厚大于3 mm時對接接頭需要開V型坡口，在保證焊縫根部焊透的情況下，坡口應盡量縮小，通常不應超過70°。當焊件厚度大于20 mm時，最好選用U型坡口。

（2）焊前清理

必須清除可能使焊縫金屬增碳的各種污染，焊接坡口和焊接區焊前應用丙酮或酒精除油和去水，清渣和除銹應用砂輪、不銹鋼鋼絲刷等。不得用碳鋼鋼絲刷清理坡口和焊縫表面。

（3）焊條的選擇和預處理

焊接修復攪拌葉，不僅要保證焊接接頭的強度和耐蝕性等同于母材，而且要確保焊縫金屬內不產生任何裂紋之類的缺陷。這就要求焊縫金屬的合金成分與母材相匹配，其主要合金元素含量應等于或略高于母材標準成分規定的平均含量。對于立焊和仰焊位置應采用氧化鈣型藥皮焊條，其熔渣凝固較快，對熔化的焊縫金屬可起到一定的支托作用。

結合現有市面上的幾種不銹鋼焊條，最終選用了E308MoL鈦鈣型藥皮的超低碳Cr-Ni-Mo合金系不銹鋼焊條。這種焊條在E308不銹鋼焊條的基礎上加入了2.0%～3.0%的鉬，同時將焊縫金屬的含碳量限制在0.04%以下，焊后金屬具有更高的耐蝕性和抗裂性。

（4）焊接參數的選擇

焊接修復選用手工電弧焊，采用直流反接。由于不銹鋼電阻值較大，靠近夾持端的一段焊條容易受電阻熱的作用而發紅，在焊至后半段焊條時應加快熔化速度，使焊縫熔深減少，但熔化速度太快又會造成未熔合和熔渣等缺陷。從保證接頭的耐腐蝕性考慮，也要求選用較小的焊接電流，減少焊接熱輸入量，防止焊接熱影響區的過熱。

3 攪拌葉裂紋補焊方法

3.1 焊前準備

3.1.1 材料準備

ZX7-400T手工直流電弧焊機一臺，E308MoL型Φ3.2 mm焊條若干，焊前將焊條在200℃烘干箱中烘干2 h，放在保溫桶中。

3.1.2 焊接坡口準備

對攪拌葉裂紋部位用砂輪機打磨至裂紋底部，修理成V型坡口，坡口角度在60°～70°。

3.1.3 坡口清理

用丙酮清洗坡口及焊接區除去油污及水分，使用手持式砂輪機清理坡口和焊縫表面。

3.2 焊接方法

采用手工電弧焊，電焊機直流反接，使用試板施焊，調節焊接電流90～100 A。焊接時采用斷弧弧焊，立焊位，焊接層數為兩層，第一層焊接結束后冷卻至60℃以下時再進行蓋面焊接，蓋面時焊縫余高控制在2 mm內。

3.3 焊后處理

焊縫冷卻后用砂輪打磨焊縫表面，使焊接表面平滑過渡并具有一定的光潔度，避免自聚物在此粘接。

3.4 攪拌軸靜平衡檢查

安裝結束后，使用百分表檢查，攪拌器靜平衡在設計精度范圍內，滿足工藝使用要求。

4 結語

通過正確選擇焊材、合理設計坡口形狀以及優化焊接工藝，有效的解決了聚合釜攪拌葉裂紋焊接修復時出現的各種缺陷，焊接修復后各項性能滿足工藝使用要求。聚合釜攪拌葉裂紋的焊接修復，為公司節約了維修成本，使生產盡快得到恢復。聚合釜使用幾年來，運轉平穩，焊接過的攪拌葉未發生變形和腐蝕。