一種防止耳軸焊接產(chǎn)生延遲裂紋的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬焊接方法，特別是涉及一種防止耳軸焊接產(chǎn)生延遲裂紋的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耳軸是起吊鋼包的部件，鋼包是冶金行業(yè)使用非常廣泛的設(shè)備。耳軸是又粗又大的碳-錳鋼鍛造構(gòu)件，焊接時(shí)容易在焊縫中產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力，導(dǎo)致耳軸焊縫出現(xiàn)延遲裂紋。鋼包耳軸承載整個(gè)鋼包和鋼水的重量，并且是在高溫下作業(yè)，焊接耳軸時(shí)一旦出現(xiàn)裂紋，后果不堪設(shè)想，鋼包耳軸是整個(gè)鋼包中最關(guān)鍵的部位，耳軸的焊接至關(guān)重要。
[0003]耳軸近似為圓柱體，鍛造制成，耳軸材料為碳-錳鋼鍛件。耳軸中間和下部有兩道環(huán)焊縫，與頂部和底部圍板焊接在一起，圍板材質(zhì)為碳-錳鋼。由于耳軸結(jié)構(gòu)本身拘束應(yīng)力過(guò)大，耳軸焊接之后，經(jīng)常在耳軸焊縫中出現(xiàn)延遲裂紋，給鋼包使用帶來(lái)嚴(yán)重的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種防止耳軸焊接產(chǎn)生延遲裂紋的方法，該方法選用低氫的焊接材料和焊接方法，嚴(yán)格控制焊接順序，采用多人同時(shí)焊接，逐層分段退焊技術(shù)，在焊接之前嚴(yán)格制定預(yù)熱工藝，確保焊接過(guò)程中減小焊接應(yīng)力和變形，可以有效防止耳軸焊接時(shí)產(chǎn)生延遲裂紋。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
1、焊前預(yù)熱。全部焊縫焊接之前都需要預(yù)熱，預(yù)熱方法為遠(yuǎn)紅外電加熱，電加熱片須貼在耳軸靠近焊縫的外周表面上。頂部和底部圍板和肋板的預(yù)熱除采用遠(yuǎn)紅外電加熱之外，同時(shí)輔以火焰加熱。
[0006]2、肋板與頂部和底部圍板焊接。肋板與頂部和底部圍板裝配后，構(gòu)成T型角焊縫。在仰角焊位置焊接肋板與頂部圍板角焊縫，角焊縫焊至規(guī)定的角焊縫尺寸2/3時(shí)結(jié)束焊接，剩余的1/3在結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)后焊接。在平角焊位置焊接肋板與底板角焊縫，角焊縫尺寸滿足規(guī)定要求時(shí)結(jié)束。所有的角焊縫都采用三段退焊法施焊。焊接過(guò)程中擺動(dòng)焊絲，焊接擺動(dòng)寬度不大于20毫米。
[0007]3、耳軸與頂部圍板焊接。全部焊縫焊接采用熔化極混合氣體保護(hù)電弧焊。保護(hù)氣體為Ar+20%C02。全部焊縫焊接采用實(shí)心焊絲，焊絲型號(hào)為ER50-6，焊絲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T8110之規(guī)定。
[0008]由于頂部圍板厚度較大，焊接之前，必須先加工坡口，坡口為UV組合形式。耳軸與頂部圍板裝配時(shí)，U形坡口朝上裝配。
[0009]耳軸與頂部圍板正面焊接是U形環(huán)焊縫，將耳軸與頂部圍板的U形環(huán)形焊縫分為四個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊。焊接第二層焊縫時(shí)，四段焊縫的起點(diǎn)按順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)30毫米，然后開(kāi)始施焊，避免起弧位置重合，可以減小焊接應(yīng)力和缺陷。焊縫焊至坡口深度的2/3時(shí)焊接結(jié)束，待反面V形坡口焊完之后，再將余下的1/3焊縫焊滿。
[0010]耳軸與頂部圍板正面U形坡口焊接2/3深度后，立即進(jìn)行后熱處理，后熱溫度為2500C，保溫2小時(shí)，然后焊縫隨室溫自然緩冷。
[0011]4、耳軸焊接結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn):在正面焊縫焊接完成之后，將耳軸整體結(jié)構(gòu)按垂直軸翻轉(zhuǎn)180 度。
[0012]5、肋板與頂部圍板翻轉(zhuǎn)后焊接。同時(shí)焊接肋板與頂部圍板雙側(cè)水平位置的角焊縫，采用三段退焊法施焊，將剩余的1/3焊縫焊滿，焊縫全部焊滿結(jié)束。
[0013]6、耳軸與頂部圍板焊接。翻轉(zhuǎn)后，焊接耳軸與頂部圍板的V形坡口。焊接之前，先對(duì)V形坡口進(jìn)行氣刨清根，將焊縫熔渣刨除干凈，露出純凈金屬，用磁粉探傷方法檢查坡口，保證刨完的坡口無(wú)缺陷。
[0014]將耳軸與頂部圍板的環(huán)形V形坡口焊縫分為四個(gè)區(qū)域，四個(gè)區(qū)域同時(shí)施焊，在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊，焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板正面焊接順序相同。坡口深度全部焊滿結(jié)束。
[0015]7、耳軸與底部圍板焊接。耳軸與底部圍板坡口為UV組合形式，坡口的形狀和尺寸與耳軸與頂部圍板坡口相同，但是裝配時(shí)，U形坡口方向與耳軸與頂部圍板坡口相反。
[0016]將耳軸與頂部圍板的U形環(huán)焊縫分為四個(gè)區(qū)域，同時(shí)施焊，在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊。焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板焊接過(guò)程大體相同，不同的是，一次將U形坡口全部焊滿結(jié)束。
[0017]8、耳軸焊接結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)回原位。在反面焊縫全部焊接結(jié)束之后，將耳軸焊接結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)回原位。
[0018]9、耳軸與頂部圍板U形坡口剩余焊縫焊接:將耳軸與頂部圍板的環(huán)形U形坡口焊縫分為四個(gè)區(qū)域，同時(shí)施焊。在每個(gè)區(qū)域不需要采用三段退焊法施焊，一次焊完環(huán)焊縫的1/4，其他焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板正面焊接順序相同。U形坡口深度全部焊滿結(jié)束。
[0019]10、耳軸與底部圍板V形坡口焊接。焊接之前，先對(duì)反面V形坡口進(jìn)行氣刨清根，將焊縫熔渣刨除干凈，露出純凈金屬，用磁粉探傷方法檢查坡口，保證刨完的坡口無(wú)缺陷。將耳軸與底部圍板的環(huán)形V形坡口焊縫分為四個(gè)區(qū)域，同時(shí)施焊。在每個(gè)區(qū)域不需要采用三段退焊法施焊，一次焊完1/4焊縫，其他焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板正面焊接順序相同。V形坡口深度全部焊滿結(jié)束。
[0020]11、焊接后熱:全部焊縫焊接完成后需要進(jìn)行后熱，后熱方法為遠(yuǎn)紅外電加熱，電加熱片須貼在耳軸外周。頂部和底部圍板及肋板的預(yù)熱除采用遠(yuǎn)紅外電加熱之外，同時(shí)輔以火焰加熱。后熱溫度為250°C，保溫2小時(shí)，然后焊縫自然緩冷至室溫。
[0021]焊縫經(jīng)后熱處理之后，自然冷卻至室溫。對(duì)焊縫進(jìn)行修磨，修磨結(jié)果應(yīng)滿足探傷條件，對(duì)焊縫及其周圍進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的方法是超聲波檢測(cè)和磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)延遲裂紋和其他缺陷，焊接構(gòu)件滿足設(shè)計(jì)和使用要求。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
在鋼包的耳軸焊接時(shí)，在耳軸上很容易產(chǎn)生延遲裂紋并出現(xiàn)很大的焊接變形。選用低氫的焊接材料和焊接方法，嚴(yán)格控制焊接順序，采用多人同時(shí)焊接，逐層分段退焊技術(shù)，在焊接之前嚴(yán)格控制預(yù)熱工藝，達(dá)到了減小焊接應(yīng)力和變形的目的，特別是可以有效防止耳軸焊接時(shí)，在耳軸上產(chǎn)生延遲裂紋。經(jīng)實(shí)際構(gòu)件焊接后檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)延遲裂紋和其他缺陷，焊接構(gòu)件滿足設(shè)計(jì)和使用要求。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為耳軸焊接結(jié)構(gòu)示意圖；
1-耳軸；2_頂部圍板；3_底部圍板；4_肋板(I) ;5_肋板(2)。
[0024]圖2為耳軸與頂部圍板環(huán)焊縫分段退焊焊接順序；
圖3為耳軸焊接結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)后示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]實(shí)施例1
鋼包的耳軸塊由直徑為1000毫米的鍛制軸與130毫米圍板組成的焊接結(jié)構(gòu)。由圖1可以看出耳軸中間和下部有兩道環(huán)焊縫，頂部和底部圍板焊接在一起。由于耳軸結(jié)構(gòu)本身拘束應(yīng)力過(guò)大，耳軸焊接之后，經(jīng)常在耳軸焊縫中出現(xiàn)延遲裂紋和很大焊接變形。選用低氫的焊接材料和焊接方法，嚴(yán)格控制焊接順序，逐層分段退焊技術(shù)，減小了焊接變形，有效的防止耳軸焊接時(shí)產(chǎn)生延遲裂紋。
[0027]1、焊前預(yù)熱。全部焊縫焊接之前都需要預(yù)熱，預(yù)熱方法為遠(yuǎn)紅外電加熱，電加熱片須貼在耳軸靠近焊縫的外周表面上。頂部和底部圍板和肋板的預(yù)熱除采用遠(yuǎn)紅外電加熱之夕卜，同時(shí)輔以火焰加熱。
[0028]2、肋板與頂部和底部圍板焊接。肋板與頂部和底部圍板裝配后，構(gòu)成T型角焊縫。在仰角焊位置焊接肋板與頂部圍板角焊縫，角焊縫焊至規(guī)定的角焊縫尺寸2/3時(shí)結(jié)束焊接，剩余的1/3在結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)后焊接。在平角焊位置焊接肋板與底板角焊縫，角焊縫尺寸滿足規(guī)定要求時(shí)結(jié)束。所有的角焊縫都采用三段退焊法施焊。焊接過(guò)程中擺動(dòng)焊絲，焊接擺動(dòng)寬度不大于20毫米。
[0029]3、耳軸與頂部圍板焊接。全部焊縫焊接采用熔化極混合氣體保護(hù)電弧焊。保護(hù)氣體為Ar+20%C02。全部焊縫焊接采用實(shí)心焊絲，焊絲型號(hào)為ER50-6，焊絲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T8110之規(guī)定。
[0030]由于頂部圍板厚度較大，焊接之前，必須先加工坡口，坡口為UV組合形式。耳軸與頂部圍板裝配時(shí)，U形坡口朝上裝配。
[0031]耳軸與頂部圍板正面焊接是U形環(huán)焊縫，將耳軸與頂部圍板的U形環(huán)形焊縫分為四個(gè)區(qū)域，由圖2可以看出在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊。焊接第二層焊縫時(shí)，四段焊縫的起點(diǎn)按順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)30毫米，然后開(kāi)始施焊，避免起弧位置重合，可以減小焊接應(yīng)力和缺陷。焊縫焊至坡口深度的2/3時(shí)焊接結(jié)束，待反面V形坡口焊完之后，再將余下的1/3焊縫焊滿。
[0032]耳軸與頂部圍板正面U形坡口焊接2/3深度后，立即進(jìn)行后熱處理，后熱溫度為2500C，保溫2小時(shí)，然后焊縫隨室溫自然緩冷。
[0033]4、耳軸焊接結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn):由圖2可以看出在正面焊縫焊接完成之后，將耳軸整體結(jié)構(gòu)按垂直軸翻轉(zhuǎn)180度。
[0034]5、肋板與頂部圍板翻轉(zhuǎn)后焊接。同時(shí)焊接肋板與頂部圍板雙側(cè)水平位置的角焊縫，采用三段退焊法施焊，將剩余的1/3焊縫焊滿，焊縫全部焊滿結(jié)束。
[0035]6、耳軸與頂部圍板焊接。翻轉(zhuǎn)后，焊接耳軸與頂部圍板的V形坡口。焊接之前，先對(duì)V形坡口進(jìn)行氣刨清根，將焊縫熔渣刨除干凈，露出純凈金屬，用磁粉探傷方法檢查坡口，保證刨完的坡口無(wú)缺陷。
[0036]將耳軸與頂部圍板的環(huán)形V形坡口焊縫分為四個(gè)區(qū)域，四個(gè)區(qū)域同時(shí)施焊，在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊，焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板正面焊接順序相同。坡口深度全部焊滿結(jié)束。
[0037]7、耳軸與底部圍板焊接。耳軸與底部圍板坡口為UV組合形式，坡口的形狀和尺寸與耳軸與頂部圍板坡口相同，但是裝配時(shí)，U形坡口方向與耳軸與頂部圍板坡口相反。
[0038]將耳軸與頂部圍板的U形環(huán)焊縫分為四個(gè)區(qū)域，同時(shí)施焊，在每個(gè)區(qū)域采用三段退焊法施焊。焊接過(guò)程與耳軸與頂部圍板焊接過(guò)程大體相同，不同的是，一次將U形坡口全部焊滿結(jié)束。
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