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。


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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。


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   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。






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