回轉(zhuǎn)窯托輪缺陷的焊接修復(fù)

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回轉(zhuǎn)窯是水泥生產(chǎn)企業(yè)的核心，是最重要的關(guān)鍵設(shè)備，托輪是回轉(zhuǎn)窯最重要的組成部件之一，它承載者窯體、耐火材料、物料等的全部重量，其制造質(zhì)量的好壞，直接影響著回轉(zhuǎn)窯的利用率，進(jìn)而影響水泥廠的產(chǎn)量和質(zhì)量。我公司是專業(yè)生產(chǎn)水泥機(jī)械和冶金機(jī)械回轉(zhuǎn)窯的設(shè)備廠家，下面就回轉(zhuǎn)窯托輪缺陷的修復(fù)情況作一介紹。

各規(guī)格回轉(zhuǎn)窯托輪結(jié)構(gòu)大致相同，有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)，材質(zhì)大多為ZG340～640。

1 在回轉(zhuǎn)窯托輪制造過程中，由于各種原因，有時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)各種鑄造缺陷如裂紋、夾渣、縮松、縮孔等，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，需要對(duì)缺陷處進(jìn)行焊接修復(fù)處理。

2 補(bǔ)焊方案的選擇

2.1 焊接性分析

ZG340～640鑄鋼件的化學(xué)成分及機(jī)械性能見表1

表1 ZG340～640的化學(xué)成分及機(jī)械性能

      化學(xué)成分(%)                             力學(xué)性能

C    Si   Mn    S    P    Ni   Cr   Cu   Mo  V  σb/Mpa  σs/Mpa  δ5(%)  ψ(%)  Akv/J

0.60  0.50  0.90  0.04  0.04  0.30  0.35  0.30  0.2  0.05  640     340        10      18       10

該材料含碳量高，抗裂性差，用常規(guī)法焊接，在熔池及其周圍由于溫差極大及溫度突變，極易產(chǎn)生裂紋，達(dá)不到質(zhì)量要求。

2.2 補(bǔ)焊修復(fù)用材料

2.2.1 過渡層材料的選擇

為了保證根部焊道熱影響區(qū)的補(bǔ)焊質(zhì)量，考慮焊縫金屬與母材的強(qiáng)度、韌性與補(bǔ)焊層更好地結(jié)合，選用A302不銹鋼焊條作為過渡層材料，此焊條具有良好的抗裂和抗氧化性能，可交直流兩用，有良好的操作工藝性能。

2.2.2 補(bǔ)焊材料的選擇

為了保證托輪的使用性能，焊接材料宜選擇等強(qiáng)或弱強(qiáng)高韌性原則，焊補(bǔ)缺陷區(qū)的主體材料選用J507堿性低氫型焊條。該焊條直流反接，可進(jìn)行全位置焊接，具有優(yōu)良的焊接工藝性能，電弧穩(wěn)定，飛濺少，易脫渣，其熔敷金屬具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗裂性能，抗低溫沖擊韌性好。

兩種焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表2

表2 熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能

焊條                 化學(xué)成分（％）                  力學(xué)性能

C      Mn        Si     S       P       Ni     Cr     Mo     σb/Mpa δ5(%)

A302 ≤0.15 0.25～0.5 ≤0.90 ≤0.03 ≤0.04   12～14 22～25 ≈0.75  ≥550   ≥25

J507 ≤0.12 ≤1.60    ≤0.75 ≤0.035 ≤0.04                        ≥490   ≥22

3 焊接修復(fù)工藝

3.1  焊前準(zhǔn)備

焊接前用烘干箱對(duì)焊條預(yù)先烘干，J507焊條烘干350oC，保溫2h，A302焊條烘干250oC，保溫2h，烘干后放在100～150oC恒溫箱中保溫，隨用隨取。在使用時(shí)注意保持干燥。

3.2  托輪清理與檢測(cè)

在焊接前對(duì)缺陷部位先進(jìn)行清理和探傷，對(duì)托輪的缺陷部位進(jìn)行人工清理，清理后再用煤油進(jìn)

行清洗，清洗完后經(jīng)風(fēng)干處理后進(jìn)行探傷。

探傷的主要內(nèi)容是超聲波和磁粉探傷，目的是以證實(shí)缺陷被完全清除，超聲波探傷是對(duì)托輪的

外表面進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)其內(nèi)部的缺陷情況，如有缺陷，清理后處理。磁粉探傷是對(duì)托輪所有的內(nèi)、外表面進(jìn)行檢查。

3.3 缺陷的處理

如果缺陷從托輪的外表面深入到內(nèi)表面，則采用單面U形坡口，背部加墊板的形式進(jìn)行焊接，

以減小焊接量，保證焊接質(zhì)量，見圖1a。如缺陷在表面或較淺，則將缺陷清理后，將邊緣修磨后與U形坡口側(cè)面相近的角度并平滑過渡，然后進(jìn)行焊接，見圖1b。

圖1 補(bǔ)焊坡口示意圖

開坡口時(shí)采用碳弧氣刨，成形后的坡口必須清除所有缺陷，最后用拋光砂輪對(duì)坡口表面進(jìn)行打磨修整，達(dá)到施焊條件，特殊情況可采用機(jī)械加工方法開出坡口。

3.4 焊接參數(shù)的選擇

3.4.1  由于焊件材質(zhì)為ZG340～640，外形為厚壁大剛度構(gòu)件，為防止焊接過程中產(chǎn)生缺陷的可能性，在施焊前必須進(jìn)行預(yù)熱，而且焊接過程中對(duì)焊接溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，焊接后還需進(jìn)行熱處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。

熱處理工藝曲線見圖2，每小時(shí)升溫50oC，升至550oC～600oC，保溫8小時(shí)，冷卻時(shí)每小時(shí)降溫不得大于100oC。

圖2 熱處理工藝曲線

3.4.2 焊接參數(shù)  補(bǔ)焊材料采用J507堿性低氫型焊條，堆焊打底采用￠3.2mm不銹鋼A302焊條，焊

接參數(shù)見表3。

表3 焊接參數(shù)

焊條類型    直徑d/mm    焊接電流I/A   電源類型    極性

A302       ￠3.2        70～130       直流       正

J507        ￠4         90～125       直流       反

4 焊接

焊接前先將缺陷部位全部清理干凈，然后進(jìn)行缺陷部位的焊接。

4.1 托輪缺陷處的焊接

首先將托輪缺陷處按圖1所示開出坡口，修補(bǔ)托輪外表面的缺陷時(shí)應(yīng)采用立焊位置進(jìn)行焊接，焊接時(shí)用A302焊條進(jìn)行打底，用J507焊條填平，如缺陷較淺則用A302焊條直接填平；輪轂上的缺陷處理時(shí)，將缺陷處于水平位置進(jìn)行焊接；里孔上的缺陷處理時(shí)，將托輪外圓平放在地面上，使缺陷處于最方便操作的位置進(jìn)行焊接。

用單面U形坡口背部加墊板的方法進(jìn)行焊接，如缺陷延伸至托輪的外表面則用平焊方法將缺陷填平，托輪外表面處的坡口用立焊方法進(jìn)行補(bǔ)焊，直至達(dá)到焊縫高度要求時(shí)為止。

4.2  焊接注意事項(xiàng)

4.2.1  焊接電流盡量選用電流下限，實(shí)際操作中取I=90A.

4.2.2  焊接時(shí)采用短弧法進(jìn)行焊接，打底焊及與母材熔合焊時(shí)采用窄道不擺條焊法進(jìn)行焊接，減小熔合比，降低焊縫中含碳量，減小裂紋傾向，收弧時(shí)要注意填滿弧坑。

4.2.3  需進(jìn)行焊后加工的焊接表面及側(cè)面焊道處留有3～5mm加工余量，坡口邊緣處焊縫與外表面必須平滑過渡，不許有表面缺陷。

4.2.4  焊接時(shí)每層焊縫的高度不宜過大，以不超過3mm為宜。

5  質(zhì)量檢查

焊接過程中，每焊完一道后要清渣及錘擊，用10倍放大鏡進(jìn)行觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并清理。

焊后對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波檢查，要求無裂紋。

6 焊后加工

如果補(bǔ)焊面在托輪內(nèi)、外表面且補(bǔ)焊面積較大，焊后熱處理后，還要對(duì)加工面進(jìn)行加工，加工時(shí)

找正要合理、精確，由于焊縫硬度較高，所以在加工時(shí)要注意控制進(jìn)刀量以防刀具損壞，如在加工過程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別區(qū)域焊縫加工余量不夠，可進(jìn)行再次焊補(bǔ)，補(bǔ)焊的要求與初次補(bǔ)焊相同，補(bǔ)焊完后再進(jìn)行加工。

7 結(jié)論

采用上述焊補(bǔ)工藝，成功地對(duì)多個(gè)有缺陷的托輪進(jìn)行了修復(fù)，取得了良好的效果，沒有因?yàn)槿毕?/span>

修復(fù)問題影響托輪的使用，不但為公司節(jié)省了大量的原材料費(fèi)用，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

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