钴铬钨硬质合金大面积堆焊工艺

钴 铬 钨 硬 质 合 金 大 面 积 堆 焊 工 艺 江西江联能源环保有限公司(南昌市 330001) 李发林 龙本仁 2005年年底，江西江联能源环保有限公司承接了 某化工有限公司合成氨煤气化装置中的一台渣收 集器和一台排渣罐，容器类别二类，压力为5．4／F． VMPa，工作压力为 4．2 MPa，设计温度为 150 oC，工作 温度90～6l o【=，物料名称：渣、水(氨气)。根据设计图 样要求 ，这两台设备下部最小的一节锥体内表面均需 要堆焊厚度为5 mm的钴铬钨硬质合金堆焊层。因此， 确定合理的焊接参数，完成了此部分的堆焊，达到 了设备的技术要求。 1 焊接方法的选择 锥体堆焊方法有焊条电弧焊、丝极埋弧焊和带极 埋弧焊，单丝埋弧焊传人工件的热量比其它电弧堆焊 方法都大，因而稀释率高达30％ ～60％，需要堆焊较多 层才能保证耐腐蚀性能和耐磨性能。带极堆焊比单丝 埋弧焊熔敷速度快，稀释率低，但是由于堆焊产品的尺 寸限制，不能采用带极埋弧焊堆焊，因此选择了焊条电 弧焊。产品结构如图 1所示。 图1 产品结构示意图 2 焊接材料 堆焊材料分过渡层材料和硬质合金层材料。过渡 层材料采用 E309Mo一16，硬质合金层材料钴铬钨焊 条。焊条化学成分见表 1。 表 1 焊条化学成分(质量分数，％) 3 焊接工艺评定 3．1 试板材料及其焊接工艺参数 评定用的试板材料为 16MnR钢，尺寸为 300 mm X200 mm X30 mm，焊接工艺参数见表 2，施焊之前对 试板进行预热，预热温度为 100～150 oC，道间温度不 小于 100 oC，焊接完过渡层并且检验合格后，再对试板 进行预热，预热温度为 400～450 oC，道间温度不小于 400 oC。 3．2 焊后检验 焊完过渡层后进行 100％渗透探伤检测，检测 为 JB4730．5—2oo5 I级，硬质合金层焊后进行 100％ 表2 焊接工艺参数 渗透探伤，依照标准同上，检测结果均为 I级合格。 3．3 硬度检测和化学成分 收稿日期：2007—07=31 66 2008年第 1期 参照JB4708--2000((钢制压力容器焊接工艺评定》，需 要对堆焊试件进行弯曲试验。考虑到钴铬钨焊条的硬 度值非常高、脆性大。并且工件的使用性要求主要是 维普资讯 http://www.cqvip.com 提高工件表面的耐磨性。所以只进行了硬度检测和化 学成分分析，结果符合设计要求。硬度检测结果为： 43HRC、44HRC、43HRC。在焊态表面取样进行化学成 分分析，分析结果见表3。 表 3 熔敷金属化学成分(质量分数。％ ) 4 产品焊接 4．1 焊前准备 (1)依据《锅炉压力容器管道焊工考试与管理规 则》规定，对焊工进行考试，手工堆焊合格的焊工，方可 对产品进行堆焊施工。 (2)锥体待堆焊表面必须进行除油、除锈处理，露 出金属光泽后进行 100％渗透探伤检测，达到 JB4730． 5_2o05 I级，方可进行堆焊。因为钴铬钨焊条在焊接 过程中很容易产生裂纹，所以在焊接产品时制定了相 应的工艺措施，以保证堆焊顺利进行。 4．2 硬质合金层堆焊 4．2．1 过渡层堆焊 过渡层堆焊之前需对锥体进行预热，温度为 100～ 150 oC，焊接电流为 140 A，电弧电压为26～28 V，焊接 速度为 15～16 cm／min，焊接过程中用电加热块保证整 体锥体堆焊焊缝的层间温度始终不低于预热温度；采 用较小的焊接参数，使用小电流短弧多道焊施焊，降低 焊接过程中的热输入量；堆焊时焊条不得摆动，以降低 热影响区的范围；始终沿锥体母线方向进行堆焊，相邻 焊缝间的搭接量达到焊缝宽度的 1／3～1／2；采用退位 焊法，以避开相邻焊道间的起弧点与收弧点。过渡层 堆焊完毕后进行外观检测，然后对整个锥体进行中间 消除应力热处理，中间消除应力热处理后对过渡层进 行 100％PT检测，检测标准为 JB4730．5—2o05 I级。 4．2．2 钴铬钨硬质合金堆焊 对过渡层进行表面清理，清理干净后方可进行钴 铬钨硬质合金堆焊。根据钴铬钨焊条的技术要求，堆 焊之前必须对工件进行预热，为了便于控制预热温度， 采用电加热块预热加温，同时在锥体加热面设置 4处 热电偶进行 自动控温，以保证堆焊工件整体加热均匀， 控制在 400～450 oC范围内，预热到位后堆焊钴铬钨硬 质合金层，堆焊钴铬钨硬质合金层的焊接参数与堆焊 过渡层一样，焊接完毕之后立即进行消除应力热处理。 热处理后对表面层进行100％渗透探伤渗透探伤检测， 检测标准为JB4730．5_2o05 I级。最后对钴铬钨硬质 合金层不同位置进行硬度检测，总共检测了9点，检测 结果见表 4。 1 2 42 43 由于堆焊钴铬钨硬质合金层的预热温度较高以及 堆焊过程中焊工的劳动强度大，因此，在堆焊钴铬钨硬 质合金层之前，制作了一个与工件内壁相近似并开有 施焊框口的隔热装置(如图2所示)，以防止热量散失 和减少热辐射对焊工的危害。 图 2 施焊隔热装置 5 结 论 (1)采用大面积的钴铬钨硬质合金堆焊产品时， 达到规定预热温度、严格控制层间温度和焊接技能较 好的焊工是堆焊的关键。 (2)焊接过程中应采用较小的焊接参数，小电流 短弧多道焊施焊，降低焊接过程中的热输入量；堆焊时 焊条不得摆动。 2008年第 l期 67 ～ 值一 一，一4 量一 一 一 测一 一 —2 『 维普资讯 http://www.cqvip.com (3)焊接过程中须选择一定的工装对产品进行预 热、控制层间温度、保温缓冷等一系列措施，以防止焊 接缺陷的产生。 (4)堆焊工作必须一次性完成，且堆焊完毕后应 立即进行消除应力热处理。 (5)选择合适的焊后热处理温度及保温范围，可 以有效地降低焊接残余应力。 作者简介： 李发林，1980年出生，助理工程师，主要从事锅炉 和压力容器焊接技术工作。 泥 浆 泵 液 缸 补 焊 工 艺 宝鸡石油机械有限责任公司(721002) 白永宏 苟凌宇 辽河石油工程建设监理公司(盘锦市 124010) 曹晓东 泥浆泵吸人液缸为 F系列泵体密封结构，承受最 高压力为 52 MPa，一般工作压力为 35 MPa。油田一台 服役泥浆泵吸人液缸孔密封出现麻点状孔，严重影响 了密封性能，由于加工一台吸人液缸工期比较长，决定 对液缸进行现场修补。 1 液缸焊接性分析 液缸材质为 30CrMoRE锻造件(调整状态)，其化 学成分见表 1。抗拉强度为 833～960 MPa，屈服强度为 656 MPa，伸长率为A≥15％。由公式： c c+ + + 求出液缸的碳当量 C =O．64％，由于 C >O．6％，该材 料焊接I生较差，必须采取适当的预热和严格的工艺措施。 中碳钢焊接时，防止裂纹 比提高接头强度更为重 要，选用焊条时采用低匹配原则，选用 J5O6焊条进行 补焊。预热温度为250～300 。 表 1 30CrMoRE的化学成分(％) 2 补焊工艺 (1)按图 1所示尺寸用立车将液缸缺陷处沿圆周 方向及向下方向各车掉 2 mm，看不见裂纹为止。 (2)用氧乙炔中性焰加热焊区，其全范围至少为 75 mm，加热温度为250～300 。 (3)焊接方法采用焊条电弧焊，焊接工艺参数：焊 条直径 4,3．2 mm，焊接电流 ，=1 10～130 A，电弧电压 U=23 V±1 V，焊接速度 =130～150 mm／min。 (4)焊接时用直流反接及工件接电源负极，每焊 完一道后要使焊缝层间温度降至 150～200 cc后，再焊 下一道。当完全焊好后清理焊区，回火加热至 150～ 200 cc，然后自然冷却。焊接时两棱角处应焊接饱满， 焊层厚度最薄处不小于3 mm。 (5)完全冷却后在立车或镗床上加工，找正内孔 及端面A，端面跳动公差小于 0．05 mm。先将端面 A 车削平(向下约0．5 mm)，粗糙度为 3．2 m，经磁粉探 68 2008年第 1期 伤未发现裂纹，然后按图纸要求进行加工。 缺陷 液缸 图 1 液缸密封结构示意图 3 结 论 修复后的液缸投入使用后，达到了焊接修复要求， 表明选用的焊条和采用的工艺方法是正确的，从而保 证了油田用户的生产进度。 作者简介： 白永宏，1969年 出生，焊接 工学学士，国际焊接工 程师。 维普资讯 http://www.cqvip.com