起重机齿轮盘接手裂纹的焊接修复

周文明

摘 要：介绍采用一定的焊接工艺方法对大型铸钢件裂纹进行电弧焊焊接修复，修复过程时间短，修复质量高，具有较高的经济效益和社会效益。

关键词：焊接工艺；铸钢件；裂纹；电弧焊；焊接修复

前言

在为某钢铁企业重型铸造起重机的维修过程中，检查发现其卷筒齿轮盘接手铸钢件（单件重2760kg）表面有两处裂纹，裂纹长度约52mm，最大深度12mm左右，位置如下图所示。

根据检测数据，经过相关专家研究评审，决定采用电弧焊焊接方法对卷筒齿轮盘接手铸钢件裂纹进行修复。

1.焊接性分析

卷筒齿轮盘接手材质为ZG340～640，含碳量为0.52%～0.62%，属中碳钢，强度和硬度高，塑性和韧性低，焊接性差，因此在修复裂纹的同时，还要注意防止产生新的焊接冷裂纹，修复后的性能可通过选用焊接材料和合理的工艺措施来保证。

2.焊接材料的选用

根据现场实际情况，选用手工焊条电弧焊焊接方法，焊接材料的选用对于焊接质量来说至关重要，低氢型焊条有一定的脱硫能力，熔敷金属塑性和韧性良好，扩散氢含量少，无论对热裂纹或氢致裂纹来说，抗裂性均较高。而ZG340～640 含碳量较高，焊接时容易产生裂纹，因此选用塑性、韧性好，含氢量低，抗裂性能好的低氢焊条。由于起重机卷筒齿轮盘接手工作中处于频繁动载荷，修复部位要求焊缝与母材等强，因此选用J607低氢钠型药皮的低合金高强度钢焊条。

3.焊接修复工艺

3.1 焊前准备

3.1.1 首先确认卷筒齿轮盘接手铸件裂纹的长度，查清裂纹的走向、分支和端点所在位置，清除裂纹缺陷，为防止裂纹扩展在裂纹端部钻止裂孔φ5mm，深度比裂纹所在平面深2mm；为了保证裂纹接头焊透和良好成型，将裂纹处开成45°～ 55°的V型坡口，深度为超过裂纹2mm。

3.1.2 对卷筒齿轮盘接手铸钢件裂纹所在的部位进行清理，彻底清除裂纹部位及其周围30mm范围内可引起产生缺陷的水分、油、锈等杂质，使其露出金属光泽。

3.1.3对卷筒齿轮盘接手铸钢件焊接修复部位进行磁粉探伤，以确认没有裂纹和其他缺陷的存在，确认缺陷清理质量合格后准许焊接修复。

3.1.4 焊条经350℃烘焙1小时，烘干后要置于100℃～150℃保温筒内，随用随取。

3.2 焊接修复操作要点

3.2.1 在卷筒齿轮盘接手外圆下六点垫平，以防止修复过程中结构产生变形。焊前对卷筒齿轮盘接手铸钢件焊接修复部位及其周围200mm处进行局部火焰预热，温度范围为200℃～250℃。

3.2.2 焊材：J607焊条 焊材规格：φ4mm 焊接电源：直流反接 焊接电流：140～180A施焊

由于碱性焊条在焊接过程中不易操作，焊缝易出现气孔，因此要求引弧要在工艺板上，电弧稳定后再进行缺陷的焊接修复；焊接时要连续施焊，中间不得停留，灭弧时电弧不能拉长，必须压弧后迅速灭弧，弧坑应尽量小，避免弧坑出现气孔和裂纹；焊接时焊接电流不宜过大，采用短弧焊，焊条摆动不宜过宽。

3.2.3 多层焊的前几层焊缝采用小电流，慢焊速，以减小母材的熔深，中间焊层可采用较高的线能量，完成最后一道或几道盖面焊缝尽可能全部熔敷在前一层已熔敷的焊缝金属上，使处在母材中的热影响区受到回火作用，降低该区硬度和脆性，防止焊后产生裂纹。焊接修复过程中，控制层间温度在200℃左右，以降低焊缝及热影响区冷却速度，从而控制马氏体的形成。

3.2.4 各焊道之间必须清理干净焊渣，对不平整的焊道用角磨修整；焊接修复时要严格控制各焊道排列平滑，堆焊方向交错进行，焊接修复堆层高出铸件表面3mm。

3.2.5焊接时为防止残余应力的存在产生裂纹，必须边焊接边用手锤锤击焊道，注意不要锤击焊缝边缘。

3.3焊后热处理

焊后要及时对卷筒齿轮盘接手焊缝部位进行局部消除内应力处理，用氧乙炔火焰将焊缝及其周围100mm范围内加热到350℃～420℃，保温30分钟，然后用石棉布保温缓冷进行去氢处理防止裂纹产生，待温度降到室温后再将保温材料移开。

4.焊后检验

品质部检查员对卷筒齿轮盘接手铸钢件修复部位进行了无损探伤和硬度检查，经过100%超声波探伤，未发现裂纹、气孔等焊接缺陷，用里氏硬度计对焊接区进行硬度测定，硬度符合相关要求，裂纹修复质量完全合格。

5.结论

应用科学合理的焊接工艺，采用电弧焊焊接修复大型铸钢件裂纹缺陷，修复时间短，经济效益和社会效益高。

参考文献：

[1]张文钺.焊接冶金与金属焊接性.北京：机械工业出版社，1988

[2]伍广.焊接工艺.北京：化学工业出版社，2002