本发明涉及铸件后处理
技术领域：
，尤其涉及一种超级双相不锈钢铸件冒口切割及焊补方法。
背景技术：
：超级双相不锈钢通常指含cr25％-27％、ni6.5％-7.5％、mo3％-4％、n≤0.3％,并含适量cu,w,si等元素的超高洁净度不锈钢,这类钢比通常的双相不锈钢有更好的耐苛刻介质局部腐蚀的性能和耐晶间腐蚀性能，且焊接性也显著提高，因其对海水、有机酸和其它特殊介质的耐腐蚀性能优良，非常适合用于制造高压力耐有机盐类或海水腐蚀的泵、阀类等部件。超级双相不锈钢基体中铁素体和奥氏体大约各占50％，因此其兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高。与奥氏体不锈钢相比，其强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。超级双相不锈钢还具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍型不锈钢，因此它也是一种抗氧化、抗硫化、抗海水、抗氯离子、抗高温浓硫酸以及各种酸类非常理想的材料，广泛应用于化工工业,石油工业,油漆颜料工业,高铁产品，锅炉工业、军工、核电及食品民用制品等领域。在超级双相不锈钢中，铁素体相主要是以碳和铬化合物形式存在，其特点是晶粒粗大，造成热裂的倾向较大，尤其是超级双相不锈钢在200℃-900℃时会产生应力区，而在铸件切冒口时如果冒口切割处局部超过200℃而其它部位温度又很低的情况下，由于该种材料的导热率很差因此极易产生裂纹。在较低的温度下将铸件加热超过200℃时会析出碳化物和金属间相碳化铬，主要分布在奥氏体和铁素体的晶体上，析出的金属间相先由铁素体α相形成细小的二次奥氏体γ相，然后析出σ相，脆性开裂都发生于σ相以及基体与σ相的界面处。超级双相钢不锈钢中含cr量高达26％以上，并含一定量的n,基体金相组织中铁素体的含量接近50％，而钢的基体中铁素体的含量越高钢的脆性就越大、流动性越差、晶粒更加粗大、造成热裂的倾向也越大，以上特性给超级双相不锈钢铸件的生产带来了许多难度，尤其是冒口切割和补焊，通常都是在铸件超过200℃的条件下进行，此时铸件极易产生裂纹，导致了较高的废品率。技术实现要素：本发明提供了一种超级双相不锈钢铸件冒口切割及焊补方法，采用水下切割冒口及焊补的方法，有效杜绝了铸件在焊补和冒口切割时产生的裂纹现象，提高了成品率，为超级双相不锈钢铸件的顺利生产提供了有力保证。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种超级双相不锈钢铸件冒口切割及焊补方法，铸件浇注后保温期间，当铸件温度降至900℃～950℃时，将铸件连带冒口一起浸入水中进行淬水快冷处理，铸件冷至室温后将准备处理的部位露出水面，分别进行各部冒口切割和焊补作业。冒口采用气焊切割或电焊切割，焊补采用电焊或气体保护焊；冒口切割及焊补采用电焊时，选用φ2.0mm焊条时对应的焊机电流强度为40～50a，选用φ3.2mm焊条时对应的焊机电流强度为80～100a，电压均为22～25v；施焊时焊把轻微摆动以减少线能量，焊接层间温度＜150℃。焊条选用e2594-16超级双相不锈钢专用焊条。进行水下切割冒口和焊补作业时，在水冷切割室内完成；所述水冷切割室由下沉式水池、切割工作台、高压进水泵、进水控制阀、高压出水泵、出水控制阀组成，下沉式水池的主体设于地面之下，切割工作台置于下沉式水池内，由多层切割平台叠放在一起组成，用于放置铸件；下沉式水池的底部两侧分别连接进水管和出水管，进水管上设有高压进水泵和进水控制阀；出水管上设有高压出水泵和出水控制阀；下沉式水池内还设有水温测量装置，水温测量装置通过控制系统与高压进水泵、进水控制阀、高压出水泵以及出水控制阀连接，实现下沉式水池内水位的调节及水温的自动控制；采用水冷切割室进行水下切割冒口和焊补作业的具体过程如下：根据铸件的大小决定组成切割工作台的切割平台的层数，铸件放置到切割工作台后，通过进水控制阀或出水控制阀调整下沉式水池内的水位，使水面高度低于铸件切割/焊补部位的底面50～80mm；切割/焊补时通过水温测量装置随时监测水温，通过控制系统设定温度上限和温度下限，当水温达到温度上限时，自动启动进水控制阀、高压进水泵、出水控制阀和高压出水泵，在保持水面高度不变的前提下降低水温，当水温达到温度下限时自动关闭进水控制阀、高压进水泵、出水控制阀和高压出水泵；完成一次切割过程后，重新调整铸件的摆放方向、切割工作台的高度及水位高度，使调整后水面高度低于下一次切割/焊补部位的底面50～80mm，进行第二次切割；上述过程重复进行，直至将所有冒口、冒口座和冒口补贴全部切割去除；需要焊补的部位全部焊补完成。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明解决了超级双相不锈钢在铸件冒口切割/焊补过程中因加热温度超过200℃以上产生σ相，加之受热不均而极易产生裂纹的技术难题；2)采用本发明所述方法后，超级双相不锈钢铸件的冒口切割及焊补工序的作业效率提高一倍以上，由于冒口切割和焊补导致的废品率降为零；3)本发明所述方法适用于所有的双相钢铸件冒口切割和焊补作业；4)本发明所述方法采用水冷切割室进行操作时，其设备组成简单，制造容易且成本较低，操作方便，易于控制。附图说明图1a是本发明所述水冷切割室的俯视图。图1b是图1a中的a-a视图。图1c是图1a中的b-b视图。图2a是本发明实施例1中超级双相不锈钢高温高压耐蚀泵铸件的主视图。图2b是图2a的侧视图。图3是本发明采用水冷切割室对实施例1中超级双相不锈钢高温高压耐蚀泵铸件进行切割冒口时的示意图。图4a是本发明实施例2中超级双相不锈钢高温高压耐蚀阀铸件的主视图。图4b是图4a的俯视图。图5a是本发明采用水冷切割室对实施例2中超级双相不锈钢高温高压耐蚀阀铸件进行切割冒口时的示意图一。图5b是本发明采用水冷切割室对实施例2中超级双相不锈钢高温高压耐蚀阀铸件进行切割冒口时的示意图二。图中：1.下沉式水池2.切割工作台21.第一层切割平台22.第二层切割平台23.第三层切割平台3.垫板支撑4.地面5.水面6.高压进水泵7.进水控制阀8.出水控制阀9.高压出水泵10.泵体11.冒口11-1.密封圈冒口11-2.法兰冒口12.切割面13.阀体具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：本发明所述一种超级双相不锈钢铸件冒口切割及焊补方法，铸件浇注后保温期间，当铸件温度降至900℃～950℃时，将铸件连带冒口一起浸入水中进行淬水快冷处理，铸件冷至室温后将准备处理的部位露出水面，分别进行各部冒口切割和焊补作业。冒口采用气焊切割或电焊切割，焊补采用电焊或气体保护焊；冒口切割及焊补采用电焊时，选用φ2.0mm焊条时对应的焊机电流强度为40～50a，选用φ3.2mm焊条时对应的焊机电流强度为80～100a，电压均为22～25v；施焊时焊把轻微摆动以减少线能量，焊接层间温度＜150℃。焊条选用e2594-16超级双相不锈钢专用焊条。进行水下切割冒口和焊补作业时，在水冷切割室内完成；如图1a-1c所示，所述水冷切割室由下沉式水池1、切割工作台2、高压进水泵6、进水控制阀7、高压出水泵9、出水控制阀8组成，下沉式水池1的主体设于地面4之下，切割工作台2置于下沉式水池1内，由多层切割平台21、22、23叠放在一起组成，用于放置铸件；下沉式水池的底部两侧分别连接进水管和出水管，进水管上设有高压进水泵6和进水控制阀7；出水管上设有高压出水泵9和出水控制阀8；下沉式水池1内还设有水温测量装置，水温测量装置通过控制系统与高压进水泵6、进水控制阀7、高压出水泵9以及出水控制阀8连接，实现下沉式水池内水位的调节及水温的自动控制；采用水冷切割室进行水下切割冒口和焊补作业的具体过程如下：根据铸件的大小决定组成切割工作台2的切割平台层数，铸件放置到切割工作台2上后，通过进水控制阀7或出水控制阀8调整下沉式水池1内的水位，使水面高度低于铸件切割/焊补部位的底面50～80mm；切割/焊补时通过水温测量装置随时监测水温，通过控制系统设定温度上限和温度下限，当水温达到温度上限时，自动启动进水控制阀7、高压进水泵6、出水控制阀8和高压出水泵9，在保持水面高度不变的前提下降低水温，当水温达到温度下限时自动关闭进水控制阀7、高压进水泵6、出水控制阀8和高压出水泵9；完成一次切割过程后，重新调整铸件的摆放方向、切割工作台2的高度及水位高度，使调整后水面5高度低于下一次切割/焊补部位的底面50～80mm，进行第二次切割；上述过程重复进行，直至将所有冒口、冒口座和冒口补贴全部切割去除；需要焊补的部位全部焊补完成。下沉式水池1内的四周方向还分别设有多层垫板支撑3，用于当铸件体积过大，切割工作台2没有操作空间时，临时搭设操作平台。超级双相不锈钢铸件在冒口切割和焊补时产生裂纹的原因分析如下：(1)冒口切割时产生裂纹的原因之一：由于超级双相不锈钢基体中大约含有50％的铁素体，铁素体相主要是以碳和铬化合物形式存在，其特点是晶粒粗大，造成热裂的倾向较大，尤其是超级双相不锈钢在超过200℃以上时会产生应力区，在切割冒口时如局部温度超过200℃而其它部位温度又很低时，由于该材料导热率很差，因此极易产生裂纹。原因之二；一般铸件在切割冒口过程中，铸件切割部位急剧升温，先由铁素体相(α相)形成细小的二次奥氏体(γ相)，然后析出σ相。然而，脆性开裂都发生于σ相以及基体与σ相的界面处。超级双相不锈钢铸件冒口切割过程中，局部加热温度超过200℃以上时产生σ相，σ相是一种极脆的组织，加之受热不均，极易产生裂纹.也就是说温度上升的越快产生的应力区就越大，产生的裂纹就越多.(2)铸件焊补时产生裂纹的原因：铸件在修整过程中，需要对一些表面缺陷和rt探伤后的内部缺陷进行焊补，在焊补过程中同样存在铸件局部受热的问题.而焊补和切割冒口是铸件后处理过程中必不可少的工序；在焊补时，如果只是对铸件表面小范围的缺陷进行点焊或进行小区域的焊补(小面积焊补)，局部温度不会超过200℃，可以不采用本发明所述方法，只通过常规方法进行补焊就行.如果是需要表面大面积焊补或经过rt探伤后发现铸件内部有缺陷，需要抠开进行焊补时，由于补焊面积大，焊补时铸件生温幅度比较大。当铸件超过200℃时同切割冒口一样，焊补部位在急剧加热过程中会产生极脆的σ相，再加之受热不均因而极易产生裂纹.本发明所述一种超级双相不锈钢铸件冒口切割及焊补方法包括两个基本步骤，第一步是预处理，即在铸件浇注保温期间测量铸件温度，在铸件温度降至900℃以上时连带冒口一起直接浸入水中淬水快冷处理。采用预处理的原理是；由于超级双相不锈钢含cr量高，因此金属液在凝固时基体中产生大量的铁素体和crc及铁铬化合物,容易形成粗大的晶粒和一些σ相(脆相)，导致铸件在凝固过程中极易产生裂纹；另外铸件超过200℃时有较敏感的应力区，如果在冒口切割和补焊时温度超过200℃时极容易产生裂纹；在常规操作中，有在切割冒口时采取局部水冷降温措施的，但其降温效果较差；而本发明将铸件整体浸入水中，能够对冒口切割和补焊作业过程中产生的高温有很好的降温作用，且降温均匀，能够最大限度防止铸件出现裂纹。第二步是将铸件冷至室温后，铸件大部分仍浸在水中，只将预进行切割冒口和大面积焊补的部位露出水面开展相应的作业，为此，开发出一种专用装置，即水冷切割室；根据铸件大小调整切割工作台高度，同时进行水位调整，下沉式水池的底部安装了大功率的高压进水泵和高压出水泵，可以快速调整下沉式水池内水位的高低，使水面高度保持在低于工作面50-80mm的高度，水冷切割室可以满足10吨以下的所有超级双相不锈钢铸件铸进行冒口切割和焊补的需要。其在设备投入方面只需要新建一个水池，并使其中的水面高度能够快速调节即可。而在冒口切割及焊补过程中只需要掌握好水面高度，并按常规方法选择相应的焊接材料及调整好电流即可。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。【实施例1】本实施例中，超级双相不锈钢高温高压耐蚀泵(以下简称泵体10)，如图2a、图2b所示，为三头螺旋泵体,具体参数如下(1)材料：超级双相不锈钢6a(2)主要化学成分组成见下表：化学成分csimnpscrnimon含量(％)≤0.03≤1.0≤1.5≤0.04≤0.0224-266-84-50.1-0.3(3)泵体10的材质特点：所用材料中含有24％-26％的铬和0.1％-0.3％的n,比普通双相钢中的铬和氮含量都要高，是超级双相不锈钢，基体中铁素体含量要求达到50％以上，给铸造生产增加了难度,尤其是在切割冒口和焊补过程中极易产生裂纹。(4)泵体10的结构特点：泵体10本身结构比较复杂，腔内流道孔比较多，泵体10外形尺寸是680mm×502mm×241mm,在横向x轴方向分别有ф76和ф51的通孔，在纵向y轴方向有3道ф38通孔，在z轴方向有3道ф38通孔，这些通孔给铸造带来了较大难度；通孔交界的地方壁厚较薄,这些部位在铸件冷却过程、切割冒口过程及焊补过程中极易产生裂纹。(4)泵体10的铸造工艺尺寸:泵体铸件的最大轮廓尺寸是680mm×900mm×380mm,需要切割的最大冒口尺寸是650mmx230mmx400mm(长×宽×高)。(5)铸件的冒口切割过程：如图3所示，切割工作台2由三层切割平台21、22、23组成，三层切割平台21、22、23分别位于距下沉式水池1底面800mm、1200及1600mm高的位置；一次切割时采用2层切割平台组成切割工作台2，即将泵体铸件立放在1200mm高的切割平台22上，调整下沉式水池1内的水位，使水面5保持在预切割部位的切割面12下方60mm处，然后按常规方法进行切割冒口11即可。切割时的注意事项；要求小电流，焊把轻微摆动以减少输入线能量，减少热影响区的范围，层间温度小于150℃。焊条选用e25-5-3、e25-11-3或e25-9-2等型号的焊条。【实施例2】本实施例中，超级双相不锈钢高温高压耐蚀阀(以下简称阀体13)，如图4a、4b所示，具体参数如下；(1)材料：双相不锈钢5a；(2)化学成分组成如下表所示：化学成分csimnpscrnimon含量(％)≤0.03≤1.0≤1.50.04≤0.0224-266-84-50.1-0.3(3)阀体13结构特性：该阀体13是1500磅级阀体，壁厚比较厚，因而铸造工艺设计时采用的冒口11尺寸较大，在冒口切割时产生热量较大，易产生裂纹；(4)阀体铸件的轮廓尺寸：阀体铸件的最大轮廓尺寸是1035mm×950mm×490mm,需要切割的最大冒口尺寸是1035mmx940mmx490mm(长×宽×高)。(5)铸件冒口的切割过程：切割工作台2由三层切割平台21、22、23组成，三层切割平台21、22、23分别位于距下沉式水池1底面800mm、1200及1600mm高的位置；由于阀体13结构比较特殊，阀体13上的3个法兰冒口补贴位置较高，因此采用两次切割的方法。第一次切割过程如图5a所示；采用2层切割平台21、22组成切割工作台2，即将阀体铸件立放在1200mm的切割平台22上，调整水面5的位置到低于4个法兰冒口11-2和4个密封圈冒口11-2的切割面12最低点50mm高的位置，然后进行切割；在切割过程中随时测量水温，如水温过高则通过启动高压进水泵6、高压出水泵9及对应控制阀门7、8调低水温；第二次切割过程如图5b所示；采用3层切割平台21、22、23组成切割工作台2，将铸件平放在1600mm的切割平台23上，调整水面5到低于切割面12最低点80mm高的位置，切割8个冒口11后，再进一步去除冒口座和冒口补贴，切割中部2个大冒口补贴后，再上调水位，使其距小法兰冒口补贴底面50mm的距离，然后对小法兰冒口补贴进行切割。采用本发明所述方法后，所生产的超级双相不锈钢高温高压耐蚀泵和超级双相不锈钢高温高压耐蚀阀因冒口切割或焊补造成的裂纹率为零，有效提高了成品率。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12