一、煤倉漏斗結(jié)構(gòu)
洗煤廠的煤倉由6個圓臺形漏斗組成，其結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。漏斗的上口直徑為＄5940mm，下口直徑為1500mm，垂直高度為5500mm的兩層鋼板結(jié)構(gòu)。外層為6mm厚的Q235鋼板，內(nèi)層為6mm厚的4Cr13馬氏體不銹鋼板，兩層鋼板之間采用塞焊工藝將它們連接起來。
二、焊接性分析
4Cr13是Cr13類馬氏體不銹鋼中含碳量較高的鋼種。它的焊接性較差，焊接時的主要難點是焊接冷裂紋傾向比較大，且焊接接頭容易淬火脆化，所以首先應(yīng)進行抗裂性試驗和模擬產(chǎn)品試板焊接試驗，為產(chǎn)品制訂合理的焊接工藝方案做好充分準(zhǔn)備。
三、焊接方法及焊材的選擇
選用焊條電弧焊對煤倉漏斗進行焊接。漏斗要求在耐磨、耐蝕的條件下工作，焊縫為不承受重載荷的結(jié)構(gòu)。焊條可選用與母材金屬化學(xué)成分相當(dāng)?shù)?Cr13型不銹鋼焊條，如選用E410型（G202、G207）焊條。但在焊縫和熱影響區(qū)都會產(chǎn)生硬化，冷裂紋傾向比較大。為了克服冷裂紋的形成，焊前必須進行高于300℃的焊前預(yù)熱及焊后700℃左右的回火處理。但此工藝方案比較復(fù)雜，難以實現(xiàn)。
若選用E309（A302）和E310（A402）奧氏體不銹鋼焊條，可使焊接接頭得到較好的塑性來防止焊接時冷裂紋的產(chǎn)生。為此，對該類焊條進行了下列試驗。
1. 抗裂性試驗按“斜y形坡口焊接裂紋試驗方法”（GB 4675.1-1984）進行焊接性試驗。除選用E309、E310型焊條外，還選用了鎳合金焊條Ni317進行抗裂性試驗，其試驗結(jié)果見表6-11。試驗結(jié)果表明：A402焊條的工藝性能及抗裂性良好。因此，可選用A402焊條在預(yù)熱溫度為150℃條件下進行產(chǎn)品模擬試驗。
注：試驗時室溫為5℃。保溫材料用厚10mm硅酸鋁板，焊前墊在試件下起緩冷作用。 Ni317焊條在不預(yù)熱條件下施焊，焊后即發(fā)現(xiàn)裂紋，故未做其他試驗。
2. 產(chǎn)品模擬試驗。進行對接焊縫試驗。
a. 試件尺寸為600mmx300mmx6mm，開60°V形坡口，鈍邊為1.5mm，根部間隙為1mm±0.5mm。
b. 焊前用砂輪清除坡口及兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)的油、銹等雜物。
c. 將焊接試件放在厚為10mm硅酸鋁保溫板上，用氧乙炔焰加熱坡口兩側(cè)至150℃后進行施焊。
d. 采用φ4mm的A402焊條，焊前經(jīng)150℃烘干1h，用直流電源反接法，焊接電流為105～110A。焊接順序為先焊坡口背面，清根后再焊坡口正面。
e. 焊后放置24h后，對焊縫外觀進行檢驗，未發(fā)現(xiàn)裂紋。
f. 沿焊縫縱向用滾床滾壓到彎曲半徑小于750mm時停止?jié)L壓。
g. 再進行焊縫外觀檢驗及X射線檢測，未發(fā)現(xiàn)新的焊接缺陷。
試驗結(jié)果表明，該牌號焊條可以用于產(chǎn)品的焊接。為了使試件更接近產(chǎn)品的實際情況，又焊接了一組由6塊4Cr13鋼板（250mm×200mm×6mm）拼接成具有T形、十字形接頭的對接焊縫的試件，焊后按產(chǎn)品的最小彎曲半徑進行彎曲變形，結(jié)果仍未發(fā)現(xiàn)裂紋。這樣就可以放心地用A402焊條對產(chǎn)品進行焊接了。
四、襯板的焊接
根據(jù)設(shè)計圖樣要求，并考慮現(xiàn)場安裝的條件，垂直高度為5500mm的漏斗是由兩大節(jié)圓臺形漏斗組成，并運至現(xiàn)場組裝焊接。每一大節(jié)又由兩小節(jié)組成（即圖6-3中①、②為一大節(jié)，③、④為另一大節(jié)）。
正式投產(chǎn)前，選漏斗下部的一大節(jié)做產(chǎn)品試驗，因該節(jié)曲率半徑最小，焊接接頭受力復(fù)雜，故選擇以此做產(chǎn)品試驗。其焊接工藝與產(chǎn)品模擬試驗相同。坡口兩側(cè)120mm范圍內(nèi)的預(yù)熱采用遠紅外加熱元件，并用半導(dǎo)體點溫計測溫。焊后經(jīng)壓彎成形，未發(fā)現(xiàn)裂紋。
為了更接近實際產(chǎn)品，在此試驗基礎(chǔ)上又用600mm×300mm×6mm的試件，開I形坡口，間隙留2～3mm，在不預(yù)熱的條件下進行定位焊和焊接試驗。焊后進行壓彎試驗，未發(fā)現(xiàn)裂紋。應(yīng)當(dāng)指出的是，定位焊縫不宜太短，定位焊后應(yīng)及時焊接，否則定位焊處有裂紋出現(xiàn)的可能性。
五、漏斗的組裝焊接
漏斗4Cr13襯板與外層Q235 鋼板的組裝焊接有兩個工藝方案。
第一個工藝方案：襯板分片壓形后與圓臺形Q235鋼板貼合，進行塞焊的方案。由于內(nèi)、外層板不可能完全貼緊，給塞焊帶來了困難，在生產(chǎn)中沒有采用。
第二個工藝方案：將內(nèi)、外鋼板預(yù)先塞焊好成為雙層鋼板，然后進行壓形工藝。此方案保證了兩塊鋼板之間的貼合，同時由兩次壓形工藝合并為一次壓形工藝，提高了工作效率。組裝后的漏斗，焊接時應(yīng)注意下列事項。
①. 漏斗組裝后，內(nèi)襯縱縫間隙留4mm±1mm，以保證焊透為準(zhǔn)。當(dāng)間隙過小時，應(yīng)使用砂輪打磨坡口，然后才能進行定位焊。縱焊縫錯邊量不大于1mm，環(huán)焊縫的錯邊量不大于2mm。
②. 定位焊后立即檢查焊縫外觀質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)有裂紋，應(yīng)打磨消除后補定位焊縫，方可正式焊接。
③. 先焊4Cr13襯板的縱縫，后焊Q235 鋼板外層的縱焊縫。然后再焊兩小節(jié)之間的環(huán)焊縫，最后將兩大節(jié)圓臺形漏斗運至現(xiàn)場進行組裝焊接。環(huán)焊縫采用分段對稱焊的操作方法。
④. 內(nèi)襯環(huán)焊縫焊前要用遠紅外加熱器預(yù)熱至150℃，保溫5min，升溫速度不大于100℃／min。焊后需立即進行250～300℃的后熱處理，保溫5min以上，停電冷卻至100℃以下時，去除加熱器。
⑤. 焊接過程中若發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)立即停止施焊，待裂紋全部消除后，才能進行施焊。焊后若發(fā)現(xiàn)裂紋，則必須清除徹底后補焊，補焊前仍需采取預(yù)熱和后熱處理的措施。
總之，采用上述工藝方案，焊接成的漏斗已通過鑒定。這為采用耐蝕、耐磨、價格較低的4Cr13馬氏體不銹鋼焊接提供了生產(chǎn)經(jīng)驗。
