回转窑挡轮带的焊接工艺

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。

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。