周同利

（青岛碱业股份有限公司，山东青岛 266043）

我公司压缩车间的透平压缩机壳体加强筋部位出现裂纹。透平压缩机壳体材料为HT250灰口铸铁，产生裂纹的加强筋的厚度为20 mm，壳体的裂纹成线状延伸。

透平压缩机是公司纯碱生产线上运转的设备，长期连续运转使用，若需维修时可以短暂停车，然后急需投入生产运行。压缩机壳体出现裂纹后，急需更换或者修复壳体，如果更换壳体需要联系生产厂家，再加工备件，需要很长一段时间;补焊修复壳体较快，但是该件材料为灰口铸铁，焊接难度较大，而且大面积的铸铁件裂纹补焊很难获得成功，极易出现焊后裂纹。

灰口铸铁补焊，当焊缝强度较高而母材强度较低时，容易产生剥离;大面积的裂纹补焊尤其不容易获得成功。因此在制定补焊工艺时，对铸件的缺陷要进行具体分析，尽量减小熔合比，调整热影响区，松驰焊接应力，才能使大面积的裂纹补焊获得成功。

1 焊接试验

由于以前没有经验可以借鉴，为此专门做了一个焊接试验，使用以前报废的其他壳体（HT250）零件做试验。第一次由于焊接没有针对铸铁件的特点，采用类似碳钢件的焊接工艺，导致焊后焊接部位出现裂纹，补焊失败。

为此，专门针对铸铁件的特点，制定专门焊接工艺规程（WPS），第二次焊接效果基本满足要求。下面详细介绍灰口铸铁HT250的焊接工艺规程。

2 焊前准备

（1）开坡口。采用机械方法，在裂纹开裂部位用磨光机磨出坡口，并打磨光滑。开坡口时要排除裂纹，坡口底部呈圆弧状，如图1所示。

（2）焊前清理。坡口表面及两侧各10 mm范围内应将氧化皮、水、铁锈、油污、积渣和其他杂质清理干净，直到露出金属光泽为止。

3 焊接工艺规程（WPS）及工艺重点分析

（1）焊前预热。焊前将坡口周围预热至200～250℃，以缩小焊接后焊缝与母材的温差，减慢冷却速度，防止热影响区产生淬硬组织，并可有效地防止裂纹的产生。

（2）焊条烘干。选用纯镍的铸308焊条，该焊条有较好的抗裂性能和切削加工性能，将铸铁焊条铸308焊接前经150℃左右烘焙2 h。

（3）小电流、浅熔深。采用较小的焊条直径和较小的电流焊接，在保证焊缝与母材良好熔合的前提下有较浅的熔深。选用焊条直径φ3.2 mm，电流90～100 A，采用直流正接，手工电弧焊。

（4）采用多层多道焊。补焊工件较厚，坡口截面较大，采用多层多道焊。焊缝截面较大，产生的收缩应力很大，容易形成焊缝剥离。多层焊时，与母材相连接的第一层焊缝质量十分关键，一定要细心施焊。

采用合理的焊接顺序（1→2→3→4→5→6），如图2所示。

多层多道焊时，采用合理的焊接顺序，其主要原因也是为了分散热量，关键是在坡口两侧与母材交界的那一层焊道上，要严格控制电流，运条要快，必须使焊缝与母材熔合良好;中间的焊道，因为使用纯镍焊条，其焊缝金属的塑性会较好。采取合理的焊接顺序，能有效地防止半熔化区的“焊缝剥离”。

（5）锤击焊缝。锤击焊缝时温度应在400℃以上进行，用小圆头锤锤击焊缝，使焊缝金属延展，最大限度消除残余应力。

合理锤击焊缝，是减小焊接应力的有效措施。但需注意，第一层焊缝和最后一层焊缝不宜锤击，其他各层均要锤击。

（6）采用断续焊、分散焊。断续焊是焊一段后停留片刻，待工件冷到50～60℃时再焊下一道焊缝，以防止热量集中。分散焊是在一个部位焊一段后再到另一部位焊接，以减小温差和应力。

采用分散焊、断续焊，调整焊接热输入，其目的是为防止局部金属过热，避免因热应力而诱发裂纹的产生。

（7）每层焊后清熔渣。多层多道焊时，应注意层间和道间清理，将焊缝表面熔渣、有害氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。

（8）对接焊缝低于母材时必须补焊，其增高量不应大于3 mm。

（9）焊接后热措施及缓冷措施。焊后立即在焊接区周围200 mm范围内，加热到200～350℃，用岩棉板复盖保温30 min使之缓慢冷却。

焊接后热措施及缓冷措施，能使工件与焊缝的温差缩小，减慢冷却速度，防止热影响区产生淬硬组织，并可有效地防止裂纹的产生。

（10）检验。焊接接头进行外观检查，焊接表面不得有裂纹和夹渣，合格标准符合有关规定。

4 该工艺优点

（1）简便易行，效果良好。

（2）大大缩短维修周期，2天内即可完成。

（3）不用重新制作壳体零件，减少制作成本。

（4）延长设备使用寿命，满足设备使用要求，提高设备利用率。

5 结语

采用以上工艺补焊后，经焊缝质量检查，成形良好，没有发现裂纹及渗漏现象，达到了质量要求，满足设备使用要求。

通过对HT250灰口铸铁的补焊，结果证明选定的工艺方案是可行的。采用正确的焊接工艺规程，合理锤击焊缝，调整焊接热的输入，可避免因热应力诱发裂纹的产生。正确的焊前预热和焊接后热措施及缓冷措施，可避免接头产生淬硬组织，并有效防止裂纹的产生。

以后，其他铸铁件的裂纹等类似问题也可参照该焊接工艺规程执行。

［1］陈祝年．焊接工程师手册［M］．北京:机械工业出版社，2002．

［2］全国压力容器标准化技术委员会制造、设计分委员会．JB/T4709—2000钢制压力容器焊接规程［M］．北京:机械工业出版社，2000．