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天津地区普降大雪气温突降至零下14℃左右，造成某石化公司原油卸车场的1号和3号螺杆泵的底座加热套严重冻裂, 形成600mm和900mm的开放性裂纹（如图1），急需补焊。该泵体材质为HT-250灰口铸铁，其化学成分见表1。 1 焊接分析 铸铁具有优良的耐磨性、铸造性和可切削加工性，在工业生产中得到广泛应用，据统计, 在汽车工业中，铸铁用量占50%~70%，在机床中占60%~90%。但在铸造过程中经常产生气孔、裂纹、夹砂等缺陷， 同时，因其力学性能较低, 铸铁件在使用时由于超负荷、机械故障、甚至环境温度变化都有可能造成损坏。因其本身的物理、化学性质，焊接性较差，焊补比较困难。 日常生产中经常采用镍基焊条冷焊法和钢芯焊条热焊法，镍基焊条冷焊法焊接时效率低、成本高；热焊法焊接时劳动条件差，且大型机件加热、保温困难，难以满足工艺要求。 手工电弧焊设备简单，操作灵活，适应性强, 为此，选用了ZX7-400逆变式手工电弧焊机，打底焊、填充焊、盖面焊均采用手工焊条电弧焊。 3 焊接材料 焊接材料分析 E4315焊条和ENiCrMo-3焊条用于灰口铸铁、球墨铸铁、铸钢等铸造设备的焊接修补时，焊接过程中能观察到电弧燃烧稳定，熔滴过渡正常，熔池中没有剧烈的物理反应发生，表明焊接熔敷金属与母材均无排斥现象，较为亲和，在石化公司各装置、设备抢修补焊时得到良好的应用。 打底、填充层焊条的选用 打底焊、填充焊均采用E4315焊条，牌号J427, 为碱性低氢钠型结构钢焊条，可进行全位置焊接，具有优良的工艺性能和力学性能，抗裂性较高，用于焊接重要的相应强度等级低碳钢厚板结构和低合金钢结构，其化学成分见表2。
盖面焊采用ENiCrMo-3焊条，为美国泰克罗伊万能电焊条，焊条牌号TECH-ROD112，焊条药皮为碱性，具有电弧稳定、飞溅小、熔渣覆盖均匀、脱渣容易、焊缝成形好，金属强度、塑性、韧性、抗气孔性能良好等特点, 有极佳的抗应力腐蚀开裂和抗点蚀能力，主要用于焊接超级奥氏体不锈钢，其化学成分见表3。 4 焊接工艺 焊前准备 根据断口的实际情况，把裂缝放在处于立缝位置，先用J422焊条开单面坡口，坡口角度为60°~80°，钝边应为2~3mm，如图2，坡口开完后用小锤在坡口附近轻轻锤击以消除应力, 再使用内磨机进行打磨，焊接前清除断口周边及表面的油污和杂质，使其露出基体的金属光泽，减少焊接缺陷的发生。 焊接工艺参数 焊条直径由焊修部位的厚度确定，焊补灰铸铁时，应尽量选用小直径的焊条，以减少焊接热输入。根据断口的实际情况，打底层、填充层和盖面层均采用直径2.5mm焊条，多层多道焊接，焊条在使用前进行烘干，烘干温度为350℃, 保温1h，使用时焊条放在焊条筒里，用一根取一根； 在保证焊条金属与基体熔合良好的情况下, 尽量采用较小的焊修电流，避免焊件温度过高产生较大应力；电弧长度尽量保持在焊条直径的0.5倍，以保证电弧燃烧稳定、熔合良好。焊接工艺参数见表4。 采用短电弧、小电流焊接，每层先焊两侧后焊中间，第一层焊完后，用角向磨光机打磨焊道，确认无气孔、裂纹后再焊第二层。 分段、断续焊接，不可连续施焊，每段长度30~40mm，相邻两段之间留10~15mm的止裂段。每段焊完后，应采用米字锤击法锤击焊缝, 以松弛应力，待冷却至60℃左右再焊下一段，逐段焊完后再焊止裂段，止裂段焊接前进行打磨以保证焊缝接头处的质量。 施焊中以直线运条手法为佳，焊缝应与母材呈圆滑过渡，收弧时填满弧坑，有利于防止、减少应力集中，避免产生裂纹。 5 焊接质量检验 外观检查 焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、熔合性飞溅、咬边、焊瘤等缺陷；焊缝不得低于母材并应与母材圆滑过渡。 无损检测 进行100％的渗透（PT）检测，对泵体焊缝进行工作压力1.5~2.0倍的水压检验,合格后方可投入使用。 结束语 焊补过程严格执行了焊接工艺要求，取得了良好的焊补效果，经过近半年的质量跟踪，产品各项技术指标均满足要求，设备运行良好, 验证了用结构钢碱性焊条和镍合金焊条焊补铸铁机泵的可行性。 让焊接人实现价值的地方 ▼ ▲ |
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