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回转窑挡轮带的焊接工艺

作者:河南群星重工     时间:2015-06-01 14:29:03

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耐火材料公司是以生产冶金石灰为主的生产厂,回转窑是冶金石灰生产企业的核心和关键设备,对于回转窑各零部件寿命的优化调整必须重视,而轮带是回转窑重要的支承部件,回转窑依靠四档轮带,四对托轮支承并回转。

某公司的回转窑在2013年开始经常出现III挡轮带接触面会出现网状裂纹及剥落缺陷,较大剥离尺寸为300mm*200mm*45mm的缺陷,一旦产生这种缺陷会现出窑体振动,对安全生产造成影响,为了防止缺陷进一步塌崩扩宽,使价格昂贵的轮带过早失效而报废,决定采用焊接的方法进行修复。

回转窑

焊接性分析

由于该铸钢件采用一次性浇注成形,因而造成内部缺陷较多,含碳量高,塑性很差,碳当量值为0.53%,可焊性较差,焊接时淬硬性高,补焊时热影响区可能产生硬脆的组织,有产生裂纹的倾向,同时轮带体积大,刚性大,焊接修复时拘束度大,焊接后变形补偿能力差,且传热快,致使焊接时应力较大,另外铸件尺寸大无法进行热处理,所以该铸件采用冷焊。

焊接工艺

针对以上分析,我们在确定焊接工艺时,采取了以下措施:

焊接修复用材料

为保证根部焊道的热影响区不产生或少产生淬硬组织,减少氢的有害作用,为此选用Ni317作为过渡层材料,此焊条中Ni含量较高,因而其抗裂性特别好,熔敷金属强度较高,镍基合金对碳和氢的溶解能力较强,焊缝金属具有较高的塑性和韧性。

为了确保轮带在焊接及使用过程中不出现裂纹,焊接材料选择采用等强或弱强高韧性原则,焊补缺陷的主体材料采用不锈钢焊条A307,此焊条变形能力较强,强度较高,以确保修复区满足轮带运行工况条件要求。

焊前准备

焊接位置摆放尽量小角度爬坡,以方便控制小电流,避免形成焊接粗大组织。

缺陷清理,先用角磨机和手动砂轮打磨清理裂纹组织,以着色探伤确定裂纹是否清除干净。再对缺陷进行清洗,修整,用氧、乙炔中性火焰对其进行烧烤,使其中的油脂等有机物彻底燃烧,冷却后再用盐酸清洗,缺陷坑壁应打磨成钝角,倾斜约120°,从底部圆滑过度到轮带表面,在缺陷处理时,打磨的位置从缺陷处10mm处开始,防止缺陷扩展及造成应力集中过大,出现隐形裂纹。

焊接过程

焊前用气焊火焰将预堆焊区周围约200mm范围内均匀预热到250℃-300℃,此温度一直保持到焊接完毕,焊接材料为Ni3.7(φ3.2mm),焊接电流为(90-110)A,电弧电压为(22-24)V,引弧时在非焊接部位引弧,打底焊时严格执行冷焊工艺,采用分散、断续焊,每次施焊长度小30mm,缓慢熄弧,填满弧坑焊后立即清渣进行表面锤击处理,形成麻坑,这样即可减少焊接应力,又可防止焊接裂纹和剥离现象产生,当焊道缓冷却到80℃以下,再焊下一段,再锤击,以此方法焊完第一层,随后清理干净,检查有无焊接缺陷,如果出现焊接缺陷,应铲除后进行修复,焊后保温缓冷,消氢处理。

补焊层材料为A307(φ4.0mm)焊条,直流反接,焊接电流为(100-120)A,电弧电压(23-26)V,操作方法为横焊,焊接过程应控制电弧不能摆动,采用多层多道焊。另外为防止起弧和熄弧处弧坑引起应力集中,应尽量使各层起弧位置相互错开,层间施焊应填满弧坑,每焊一层应趁热锤击,使焊缝表面产生塑性变形以减少焊接应力,每层焊缝厚度以(2-3mm)为宜,每焊一层均应将焊渣,氧化皮清除干净后再焊下一层,焊毕应缓冷,以减少残余焊接应力,防止裂纹产生。在焊接过程中尽量保持连续性,不中断以防止重复冷却,而形成淬硬组织,如果出现中断必须保证缓冷,重新开始焊接前,要重新预热到250-300℃,A307预热时温度不能超过100℃,防止在焊后出现晶间腐蚀。

表面处理

对补焊区进行打磨,用弧形样板和直尺交互检查打磨情况,补焊面宜低于原基体0.05-0.15mm至少平齐,不能高于基面,以免接触应力剧增,造成新的应力集中点和振动,补焊打磨后,以运转数圈的接触印痕来判断其高低,边缘处进行圆滑处理,经过以上处理发现焊接性良好,能够满足焊接要求。修复区进行超声波探伤和表面着色探伤,确保无焊接缺陷。

采用上述工艺成功地对回转窑三档轮带表面缺陷进行了修复,焊后至今使用效果良好,补焊区未发生任何异常,焊后对尺寸的控制均达到了规定要求,经过此种修复,从而避免了换件状态,为该公司节约材料费28万余元,也为以后焊接修复轮带缺陷积累了经验。

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