[發明專利]一種不開裂、不變形的中、高碳鋼焊接工藝方法

有效

• 申請號: 201010551155.6
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102463402A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 徐志
• 申請（專利權）人: 成都植源機械科技有限公司
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/235;B23K35/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及焊接技術，尤其涉及一種不開裂、不變形的中、高碳鋼焊接工藝方法。

背景技術

關于中、高碳鋼的焊接，目前擺在我們面前的難題是：一、焊后變形；二、焊接過程中熱裂紋的出現、焊好以后冷裂紋的出現。這些問題直接影響著我們的制造業和生產裝置的各類中、高碳鋼的焊接，也可以說是一個世界級的問題。因此，在選用焊接材料和焊接工藝上都具有很大的難度，所以中、高碳鋼不開裂、不變形的焊接一直是困擾著企業和焊接材料科研工作者的一大難題。

目前，尤其是一些使用大型往復式壓縮機的企業，所用壓縮機的曲軸大多用中、高碳鋼鍛件制作，如果壓縮機的曲軸產生裂紋，按國家規定均作報廢處理。因為從國家標準來看，這類曲軸屬五類鍛件，所以對這類鍛件的質量要求很高，不允許有裂紋、凹痕、非金屬雜物等缺陷存在；如果是壓縮機的曲軸曲柄R處產生裂紋那就更得報廢，因為該部位是曲軸的應力集中區。一般壓縮機的曲軸不屬于易損件，不會有儲備，若出現了問題，新買一根需要半年以上的時間，從生產的角度來講根本不允許；一根大型壓縮機的曲軸的自身價值就達七、八十萬元，如果報廢，會造成生產流程中斷，給企業造成極大的經濟損失。此外，對于中、高碳鋼焊接的專利報道，目前還沒有看到類似這方面的文獻。

發明內容

本發明的主要目的在于針對中、高碳鋼的焊接問題，而提供一種不開裂、不變形的焊接工藝方法。通過設定合理的預熱參數，選擇焊接材料，控制焊接件溫度，并采取對焊接部錘擊及焊接后對整體保溫時效處理的方式，改善焊接性能，使焊接后的中、高碳鋼件的各項性能達到與原件相當水平，實現了中、高碳鋼焊接的不變形、不開裂。

本發明是通過實施下述技術方案來實現的：

一種不開裂、不變形的中、高碳鋼焊接工藝方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)角焊接頭處單邊開50°～55°坡口，對接接頭V字形單邊開30°～35°坡口，其余按GB150焊接結構形式的規定執行；

(2)焊前打磨清除焊縫周邊40mm范圍內的鐵銹、油污；

(3)焊接前預熱溫度：中、高碳鋼件的預熱溫度為85℃～100℃，預熱時間不少于48小時；

(4)施焊采用NiCrFe-3焊條，使用前將焊條在250℃溫度下烘焙，保溫時間不少于1小時；

(5)施焊過程中，焊接件溫度控制在90℃～110℃之間；

(6)用烘焙后的NiCrFe-3焊條，短弧間接施焊，并在焊接間隙用鐵錘的尖端快速敲擊堆焊部位；

(7)焊接速度：60～80mm/min；

(8)焊接后進行中、高碳鋼件整體保溫時效處理，保溫溫度為60℃～80℃，保溫時間不少于24小時。

采用以上焊接工藝和焊接材料焊接中、高碳鋼件，焊接前通過對中、高碳鋼件的預熱及對所用焊條的烘焙，降低了后續焊接中、高碳鋼件的冷卻速度，減少在焊縫中引起的內應力，在焊接過程中通過對焊接部位的錘擊，即可細化晶粒消除部分焊接應力，又利于焊材與母材的熔合，通過焊接材料的選擇，和焊接工藝的合理確定，解決了中、高碳鋼焊接過程中焊接內應力的消除問題，提高了中、高碳鋼件在焊接中焊材與母材的熔合，使焊接后的中、高碳鋼件的各項性能完全滿足使用要求，甚至超過母材本身。

具體實施方式

實施實例

曲軸材質為50#鍛鋼，曲柄與主軸頸R處產生裂紋，對該曲軸進行焊接修復，包括如下步驟：

曲柄與主軸頸R處去除裂紋，深度30mm，面積30cm²，清除周邊40mm范圍內的鐵銹、油污；

焊接前將曲軸放置加熱箱恒溫預熱48小時，預熱溫度為90℃±2℃；

施焊前將NiCrFe-3焊條放置烘箱內，在250℃溫度下烘焙，保溫1小時后隨用隨取；

施焊過程中，曲軸溫度控制在100℃±3℃；

用烘焙后的NiCrFe-3焊條，短弧間接施焊，其焊接速度控制在60～80mm/min，并在焊接間隙用鐵錘的尖端快速敲擊堆焊部位；

焊接完成后對曲軸整體保溫時效處理，保溫溫度為75℃±2℃，保溫時間不少于24小時。

使用這種焊接工藝方法和焊接材料修復中、高碳鋼曲軸是公司經過了上百次以上的試驗得出的可行方法。比如：1、自貢鴻鶴化工廠合成氨3D22大型壓縮機曲軸材質50#鋼，曲軸曲柄R處產生裂紋，采用本工藝方法和焊接材料加以修復，修復后的曲軸既不變形又沒有冷、熱裂紋出現，安裝上機試運行720小時后，對曲軸進行無損傷探測，未發現任何異常問題，至今，該曲軸在機組中已累計使用了16年，期間曾多次對曲軸補焊部位進行著色探傷檢查等檢驗，均未發現發現任何新的裂紋和變形；2、山東魯南化肥廠合成氨4M24大型壓縮機曲軸材質45#鋼，曲軸也出現類似問題，也同樣采用本工藝方法和焊接材料得以修復，修復后的曲軸至今使用良好。這都給企業解決了生產急需的難題，向中、高碳鋼曲軸曲柄R處產生裂紋，焊接修復這樣難度很大的課題采用本工藝和材料都能焊接修復，則遇到其它中、高碳鋼的焊接問題，當然就能夠迎刃而解了。上述事實足以證明這種中、高碳鋼的焊接工藝方法的可靠，它開辟了一條中、高碳鋼焊接既不變形又不開裂的先河。