耐热钢筒体带/丝极堆焊不锈钢的焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及装备制造业中的焊接工艺技术领域，具体涉及一种耐热钢筒体带/丝 极堆焊不镑钢的焊接工艺，该工艺是垂直剖分筒型离必压缩机焊接机壳中筒体堆焊不镑钢 的焊接技术。
【背景技术】
[0002] 筒型压缩机的压力比较高，在石油化工、煤化工、炼油等领域中广泛应用。循环 氨、合成气、甲醇循环气、醋酸己帰原料气压缩机的工艺流程中都含有大量氧气（〇2)、氮气 (成)、水蒸气化0)、一氧化碳（C0)、二氧化碳佑化)、硫化氨化S)、氨气化)、甲焼畑4)、己 帰也电)、己快也助、氮气（Ar)，送些原料气混合后会形成很强的醋酸己帰，具有很强的腐 蚀性；二氧化碳压缩机是用煤做原料生产化肥，最终产品是尿素。由于尿素中有二氧化碳和 氨气，二氧化碳与水结合反应出碳酸气，碳酸气也有很强的腐蚀作用，所W根据用户的要求 和实际情况，送类产品的压缩机都应采用防腐部件组成。
[0003] 筒型结构的压缩机如图1所示，在外机壳（即筒体）1中与左端盖2、右端盖3接触 部位，在外机壳1上的进、出风筒部位堆焊不镑钢层，内机壳4采用不镑钢，送样可起到防腐 作用的同时大大降低产品的制造成本，为企业节省大量的资金。
[0004] 为满足市场的需求，保证压缩机压力、强度、腐蚀性的需要，筒型压缩机机壳中筒 体采用了 20CrMo耐热钢材料，为保证筒型压缩机的耐腐蚀的要求，20CrMo耐热钢筒体进、 出气口接触气体部位堆焊不镑钢进行防腐，筒体堆焊不镑钢成功起到防腐蚀作用，保证工 况条件下安全运转，满足现场条件和用户要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种耐热钢筒体带/丝极堆焊不镑钢的焊接工艺，是离必 压缩机机壳中館钢耐热钢20CrMo材料的筒体堆焊不镑钢的焊接工艺。该工艺解决了压缩 机工况条件下防腐问题，通过选择合适的焊材，进行过渡层、复层堆焊与筒体材质的化学成 份相近、强度匹配的带/丝埋弧自动焊的焊接材料，可W保证筒体堆焊后的强度和耐腐蚀 性。
[0006] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：
[0007] -种耐热钢筒体带/丝极堆焊不镑钢的工艺，采用埋弧自动焊，在20CrMo耐热钢 筒体中堆焊不镑钢，该工艺包括如下步骤：
[000引 （1)焊前处理；20CrMo筒体堆焊前在100~15(TC进行预热处理，预热时间2小时； 焊剂在300~35(TC进行烘干处理，烘干时间2小时（焊带/丝不用烘干处理），所有堆焊 部位的拐角处加工后保证达到R3过渡。
[0009] (2)焊接过程：带/丝极埋弧自动焊堆焊过程中，先堆焊过渡层，（较宽部位用焊 带堆焊，窄部位用焊丝堆焊），过渡层堆焊高度2~2. 5mm范围内；然后堆焊复层，每层厚度 在3~3. 5mm范围内，层间温度控制在100~15(TC;其中；带极焊接工艺参数为：电弧电压 26~28V，焊接电流420~440A，焊接速度135~150mm/min;丝极焊接工艺参数为；电弧电 压32~36V，焊接电流250~300A，焊接速度300~450mm/min;
[0010] (3)焊后处理：对堆焊层进行外观检查、着色检查W及焊缝质量检查。
[0011] 步骤（2)堆焊复层过程中；堆焊层总高度9~10mm(保证加工时避开烙合线），每 层厚度在3~3. 5mm范围内；层间温度控制在100~150°C;焊道重叠8~10mm。
[0012] 步骤（2)焊接过程中，过渡层所用焊带牌号EQ30化(A);过渡层所用焊剂SJ304; 复层所用焊带牌号EQ347L;复层所用焊剂SJ305 ;焊带规格0. 5X30mm;焊剂规格；10~60 目；过渡层所用焊丝牌号册09L;复层所用焊丝牌号册47L;焊丝规格（3)3. 2mm;电源极性： 直流反接，带极/丝极接正。其中：各层所用焊带或焊丝、焊剂的成分按重量百分比计如下： [001引 过渡层焊带EQ30化(A)的化学成分为；C《0. 030 ;Si《1. 00 ;MnO. 5~2. 5 ; S《0. 015 ;P《0. 025 ;Cr21. 0 ~23. 0 ;Ni9. 0 ~12 ;Mo《0. 50 ;Cu《0. 75;
[0014]过渡层焊丝册09L的化学成分为；C《0. 12 ;Si《0. 60 ;Mnl. 00~2. 50;S《0. 030 ;P《0. 030 ;Cr23. 00 ~25. 00 ;Nil2. 00 ~14. 00;
[001引 过渡层焊剂SJ304的化学成分为；Si02巧i02:20~40 ;CaF2+Ca0+Mg0:20~40;Al203+Mn02:10~30 ;其它：《10 ;机械夹杂物含量：《0. 30 ;S《0. 035 ;P《0. 040 ;
[001引 复层焊带EQ34化的化学成分为；C《0. 030 ;Si《1. 00 ;MnO. 5~2. 50;S《0. 015 ;P《0. 025 ;Crl8. 0 ~21. 0 ;Ni9. 0 ~12. 0 ;Cu《0. 75 ;Nb8XC~1. 0(8XC是 指Nb含量下限为C含量的8倍）；
[0017] 复层焊丝册4化的化学成分为；C《0. 08 ;Si《0. 60 ;Mnl.OO~2. 50 ;S《 0. 030; P《0. 030 ;Crl9. 00 ~21. 50 ;Ni9. 00 ~11. 00;NblOXC~1. 00(10XC是指佩含量下限 为C含量的10倍）；
[001引 复层焊剂SJ305的化学成分为；Si02巧i02:30~50 ;CaF2+CaO+MgO: 20~40;Al203+Mn02:10 ~30;其它：《10 ;S《0. 035 ;P《0. 040。
[0019] 上述步骤（2)焊接过程中，过渡层堆焊后进行如下步骤处理后再进行堆焊复层：
[0020] (a)检查堆焊质量，烙合不良进行补焊；
[002。 化）焊后进炉低温消除焊接应力，炉温不低于10(TC时进炉，达到45(TC±10。保 温时间按照每25mm有效厚度1小时计算，保温2~3小时，20(TC出炉空冷；
[0022] (C)热处理消应力后检查堆焊表面；
[0023] (d)堆焊表面加工见光，拐角处要求R3;
[0024] (e)着色检查合格后进行堆焊复层。
[00巧]上述带/丝极埋弧自动焊适用于筒体堆焊不镑钢的全过程。
[0026] 本发明的优点与积极效果为：
[0027] 1、本发明带/丝极埋弧自动焊是一种堆焊的焊接技术，焊剂保护堆焊的焊丝不用 烘干处理，焊接过程中焊带/焊丝自动送给，滚轮架自动旋转配合；电弧在焊剂层下燃烧， 用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种埋弧焊方法。
[0028] 2、埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和烙渣的隔热作用，热效率高，烙深大， 焊接速度高。焊剂和烙渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入烙池，而且烙池较慢凝固，使 液态金属与融化的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的 可能性。焊剂还可W向焊缝渗合金，提高焊缝金属的力学性能。另外焊缝成型美观。焊接 过程的机械化操作显得更为便利，而且烟尘少，没有弧光福射，劳动条件得到改善。
[0029] 3、本发明耐热钢20CrMo筒体堆焊不镑钢的成功，可W满足市场、用户的需求，开 发解决在館钢耐热钢堆焊不镑钢防腐的材料是实施带/丝极埋弧自动焊的关键，将带/丝 极埋弧自动焊应用于筒体堆焊不镑钢的全过程，不仅保证了焊接质量、同时节省了大量的 不镑钢锻件，缩短了焊接周期，不仅拓宽了风机市场、同时给社会带了巨大的效益。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明筒型压缩机结构示意图。
[0031] 图2为机壳中筒体堆焊不镑钢示意图。
[0032] 图3为筒体堆焊过渡层加工工艺示意图。
[0033] 图4为图3中A处放大图。
[0034] 图5为筒体堆焊后示意图。
[0035] 图6为图5中A处放大图。
[0036] 图7为焊带堆焊时工艺要求示意图。
[0037] 图8为带极堆焊试板。
[0038] 图9为带极堆焊试板。
[0039] 图中；1-外机壳（筒体）；2-左端盖；3-右端盖；4-内机壳；5-左侧轴承盖；6-右 侧轴承盖；7-进口法兰；8-出口法兰；9-不镑钢堆焊层。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明作出进一步的详细说明。
[0041] 1.筒型机壳的结构设计
[0042] 压缩机的筒型机壳包括筒体1、进口法兰7和出口法兰8,其中进口法兰7、出口法 兰8分别焊接在筒体1上，如图2所示。
[0043] 2.钢材和焊材的化学成分及热处理和机械性能
[0044] 20CrMo钢的化学成分及机械性能见表1、表2。
[0045] 表1 20CrMo钢的化学成分要求
[0046]
[0049] 焊带的化学成分见表3、表4;焊丝的化学成分见表5、表6 ;焊剂的化学成分见表 7、表 8 ;
[0050] 表3EQ30化(A)焊带的化学成分（wt. % )
[0051]
[0057] 表6册4化焊丝的化学成分（wt. % )
[0058]
[0063] 3. 20CrMo耐热钢的焊接特点
[0064] 20CrMo钢是WCr-Mo为基的低合金珠光体耐热钢，是电站设备、石油化工等部口 应用于高温条件下的重要结构材料。该材料一般可用于60(TCW下，它具有很好的抗氧化性 及热强性，热强度较高，浑透性较好，具有较满意工艺性能，无回火脆性，冷变形塑性、可加 工性及焊接性均良好，一般在调质或渗碳浑火状态下使用。
[0065] 20CrMo钢焊接时主要问题是近缝区的硬化和冷裂纹，热影响区软化，W及焊后热 处理或高温长期使用中还出现再热裂纹等问题。当焊缝含碳量偏高或焊接材料选择不当 时，也可能产生热裂纹。为了避免浑硬和冷裂纹，焊前应预热250~30(TC，并在焊接过程中 保持预热温度。在寒冷季节焊接时预热温度应适当提高。焊接较厚的焊件预热温度也要适 当提高，焊后保温缓冷，焊后进行热处理，W改善焊缝金属组织，消除焊接应力。在20CrMo 钢堆焊不镑钢时，预热温度在100~15(TC，保温2小时。
[0066] 4.焊接工艺参数
[0067] 带/丝极埋弧自动焊的焊接工艺参数，带/丝极埋弧自动焊应用于20CrMo钢筒体 堆焊不镑钢的全过程。20CrMo筒体堆焊前需要预热100~15(TC，保温2小时，焊剂需要烘 干300~350°C保温2小时处理。
[0068] 堆焊工艺参数如下：
[0069] 电源极性：直流反接，带极/丝极接正；
[0070] 焊带牌号；过渡层EQ30化(A);焊剂SJ304;
[0071]复层EQ34化；焊剂SJ305;
[0072]焊带规格；0. 5X30mm;
[0073] 焊剂规格；10~60目；
[0074] 焊带堆焊规范：
[007引 电弧电压；26~28 (