[发明专利]一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术，尤其涉及一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法。

背景技术

关于中、高碳钢的焊接，目前摆在我们面前的难题是：一、焊后变形；二、焊接过程中热裂纹的出现、焊好以后冷裂纹的出现。这些问题直接影响着我们的制造业和生产装置的各类中、高碳钢的焊接，也可以说是一个世界级的问题。因此，在选用焊接材料和焊接工艺上都具有很大的难度，所以中、高碳钢不开裂、不变形的焊接一直是困扰着企业和焊接材料科研工作者的一大难题。

目前，尤其是一些使用大型往复式压缩机的企业，所用压缩机的曲轴大多用中、高碳钢锻件制作，如果压缩机的曲轴产生裂纹，按国家规定均作报废处理。因为从国家标准来看，这类曲轴属五类锻件，所以对这类锻件的质量要求很高，不允许有裂纹、凹痕、非金属杂物等缺陷存在；如果是压缩机的曲轴曲柄R处产生裂纹那就更得报废，因为该部位是曲轴的应力集中区。一般压缩机的曲轴不属于易损件，不会有储备，若出现了问题，新买一根需要半年以上的时间，从生产的角度来讲根本不允许；一根大型压缩机的曲轴的自身价值就达七、八十万元，如果报废，会造成生产流程中断，给企业造成极大的经济损失。此外，对于中、高碳钢焊接的专利报道，目前还没有看到类似这方面的文献。

发明内容

本发明的主要目的在于针对中、高碳钢的焊接问题，而提供一种不开裂、不变形的焊接工艺方法。通过设定合理的预热参数，选择焊接材料，控制焊接件温度，并采取对焊接部锤击及焊接后对整体保温时效处理的方式，改善焊接性能，使焊接后的中、高碳钢件的各项性能达到与原件相当水平，实现了中、高碳钢焊接的不变形、不开裂。

本发明是通过实施下述技术方案来实现的：

一种不开裂、不变形的中、高碳钢焊接工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)角焊接头处单边开50°～55°坡口，对接接头V字形单边开30°～35°坡口，其余按GB150焊接结构形式的规定执行；

(2)焊前打磨清除焊缝周边40mm范围内的铁锈、油污；

(3)焊接前预热温度：中、高碳钢件的预热温度为85℃～100℃，预热时间不少于48小时；

(4)施焊采用NiCrFe-3焊条，使用前将焊条在250℃温度下烘焙，保温时间不少于1小时；

(5)施焊过程中，焊接件温度控制在90℃～110℃之间；

(6)用烘焙后的NiCrFe-3焊条，短弧间接施焊，并在焊接间隙用铁锤的尖端快速敲击堆焊部位；

(7)焊接速度：60～80mm/min；

(8)焊接后进行中、高碳钢件整体保温时效处理，保温温度为60℃～80℃，保温时间不少于24小时。

采用以上焊接工艺和焊接材料焊接中、高碳钢件，焊接前通过对中、高碳钢件的预热及对所用焊条的烘焙，降低了后续焊接中、高碳钢件的冷却速度，减少在焊缝中引起的内应力，在焊接过程中通过对焊接部位的锤击，即可细化晶粒消除部分焊接应力，又利于焊材与母材的熔合，通过焊接材料的选择，和焊接工艺的合理确定，解决了中、高碳钢焊接过程中焊接内应力的消除问题，提高了中、高碳钢件在焊接中焊材与母材的熔合，使焊接后的中、高碳钢件的各项性能完全满足使用要求，甚至超过母材本身。

具体实施方式

实施实例

曲轴材质为50#锻钢，曲柄与主轴颈R处产生裂纹，对该曲轴进行焊接修复，包括如下步骤：

曲柄与主轴颈R处去除裂纹，深度30mm，面积30cm²，清除周边40mm范围内的铁锈、油污；

焊接前将曲轴放置加热箱恒温预热48小时，预热温度为90℃±2℃；

施焊前将NiCrFe-3焊条放置烘箱内，在250℃温度下烘焙，保温1小时后随用随取；

施焊过程中，曲轴温度控制在100℃±3℃；

用烘焙后的NiCrFe-3焊条，短弧间接施焊，其焊接速度控制在60～80mm/min，并在焊接间隙用铁锤的尖端快速敲击堆焊部位；

焊接完成后对曲轴整体保温时效处理，保温温度为75℃±2℃，保温时间不少于24小时。

使用这种焊接工艺方法和焊接材料修复中、高碳钢曲轴是公司经过了上百次以上的试验得出的可行方法。比如：1、自贡鸿鹤化工厂合成氨3D22大型压缩机曲轴材质50#钢，曲轴曲柄R处产生裂纹，采用本工艺方法和焊接材料加以修复，修复后的曲轴既不变形又没有冷、热裂纹出现，安装上机试运行720小时后，对曲轴进行无损伤探测，未发现任何异常问题，至今，该曲轴在机组中已累计使用了16年，期间曾多次对曲轴补焊部位进行着色探伤检查等检验，均未发现发现任何新的裂纹和变形；2、山东鲁南化肥厂合成氨4M24大型压缩机曲轴材质45#钢，曲轴也出现类似问题，也同样采用本工艺方法和焊接材料得以修复，修复后的曲轴至今使用良好。这都给企业解决了生产急需的难题，向中、高碳钢曲轴曲柄R处产生裂纹，焊接修复这样难度很大的课题采用本工艺和材料都能焊接修复，则遇到其它中、高碳钢的焊接问题，当然就能够迎刃而解了。上述事实足以证明这种中、高碳钢的焊接工艺方法的可靠，它开辟了一条中、高碳钢焊接既不变形又不开裂的先河。