刘先军 李志刚 宋丽 李坤 高镜涵

1.河南省濮阳市中原油田分公司地面工程抢维修中心 河南濮阳 457000；2.河南省濮阳市中石化中原石油工程有限公司钻井工程服务公司 河南濮阳 457000；3.河南省濮阳市中原油田分公司供热管理处 河南濮阳 457000

在日常工作中，我单位拖拉机缸体出现机械故障，其侧面被撞开一个直径大约50mm漏洞，该漏洞处于发动机前部，漏洞下方有机爪，起支撑发动机作用，因而该破损处处于受力较大的部位，缸体边缘完整。由于拖拉机缸体结构复杂、壁薄而且不均匀，焊接时很容易产生裂纹，因此给焊补工作造成很大的困难。

1 焊接性分析

缸体灰铸铁材质为HT200，灰铸铁的组织是有金属基体和片状石墨两部分组成[1]。灰铸铁实质上在钢的基体上分布着大量片状石墨，由于石墨的强度，硬度很低，塑性和韧性几乎等于零。因此灰铸铁的焊接性不良，特别是在电弧焊时，如果焊条选择不当，或者没有采取一些特殊工艺措施则会产生：焊后白口组织和焊接裂纹等缺陷。

对铸铁进行焊接，最好的办法是将铸铁加热达600℃以上，用同种或异种材料进行焊接，这样焊缝与母材焊后温差较小，再进行同步缓慢冷却，一般情况下焊接质量就可以得到保证。热焊虽然对间接质量有所保证，但其焊接成本较高，加热条件及操作环境都很恶劣。焊补的缸体外形体积较大，加热十分困难，所以只能采用冷焊的办法来解决问题。

2 施焊工艺

2.1 焊接方法的确定

焊接方法要考虑生产率和具体焊接条件，由于焊条电弧焊熔合比小，而且方便灵活，不受焊件形状影响，因此选择电弧冷焊。

2.2 焊接材料的选择

漏洞处用Q235钢板当补丁，Q235抗拉强度为370-500Mpa屈服点为235Mpa 其特点是具有良好的塑性、韧性、焊接性和较好的耐磨性。

为保证焊补处具有预期所需的力学性能，一般冷焊时我们选择Z308焊条，Z308是纯镍焊芯，强还原性石墨型药皮的铸铁焊条，施焊是可不加热，具有良好的抗裂和加工性能。其特点是焊缝能溶解碳而不形成淬火组织，焊缝组织较软，镍是较强的石墨化元素，并且药皮中还含有大量石墨，所以有利于消除熔合区的白口[2]。

2.3 坡口形式

坡口形式的选择要利于焊接，还要防止产生缺陷。坡口形式选择浅U形，既保证焊透又可以防止烧穿。

2.4 装配定位

装配时以缸体内壁为基准，要严格控制错边量，不得超过1mm，如果错边大，会影响机器正常工作。还会引起应力集中，不允许强力组对。

定位焊要在坡口内点固，焊条要与正常焊接时应一致，选Z308焊条。一般定位焊长度控制在10mm左右。定位焊缝不得有裂纹和加渣，否则要磨掉重新再焊。

2.5 焊接

首先仔细清理掉坡口附近的油污杂质，并且将Z308在150℃烘焙一小时。

焊接时，应充分分析整个环缝的拘束应力情况。尽量减小拘束应力，使焊缝充分变形收缩。要仔细设计焊缝的焊接顺序，这样才能获得满意的效果。每一道焊缝焊接时两面焊满，以后不再补焊。每道焊缝长约10-20mm，焊完一层焊缝都要及时锤击，使其产生的敲击应力抵消收缩应力的影响，如有微小气孔、夹渣，经过锤击就能减少缺陷，而不影响焊缝的抗拉力。待焊缝冷却一段时间后再焊下一道焊缝，一般手摸上去不感到烫后，并且用钢丝刷刷干净后再焊第二层，以后各层都这样焊接。如果第一层有焊渣及小裂纹等缺陷时，要清除后才焊第二层。焊补最上面的焊缝时，焊缝表面不应超出缸体表面，焊平即可，不需要余高，以防应力集中引起裂纹。

施焊时焊条与工件成直角，保持短弧、焊道薄、焊道宽度不超过焊芯的两倍，为避免过热，焊道长度不超过焊芯直径十倍，再引弧要在焊缝金属上，不得在母材上引弧[3]。

在设计焊接顺序时主要是考虑减小拘束应力的存在。先期焊缝主要是尽力使钢板向缸体中心部位收缩靠拢，因而这里的焊缝可以没有拘束应力，非但不会出现裂纹，焊缝内部也不会有内应力存在。当焊接到最后接近M处时，由于该处处于缸体边缘，结构较单薄，因而可以产生一定的弹性变形，这有助于减小拘束应力。再加上锤击作用，更可以进一步减小收缩产生的应力。由于分析正确，措施得力，一直到焊接完毕，没有任何一处在焊接过程中产生裂纹，倒是在焊接初期，当从1、2、3处开始焊接时，对面点固的焊缝无一例外全部开裂。这充分证明，我们的预见是正确的，焊接时整块钢板已充分向缸体中心靠拢，因而再用第二道焊缝充满，这样整个焊缝就会产生较大的内应力。即使当时不产生裂纹，以后由于发动机的振动也会因内应力而导致产生微裂纹。

3 结语

修复后的发动机一直在正常使用，已近两年的时间，未发现焊缝处有任何裂纹存在。证明我们的修复是成功的。