专利名称：水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法
技术领域：
本发明涉及一种水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法。
背景技术：
公司所生产的发电设备中铸钢件占相当重的比例，水轮机的上冠、下环、转轮体、桨叶、 导叶、顶盖、底环等及水发机中上机架的座圈、转子支架的轮毂、推力头等大都是铸钢件， 其材质通常是ZG20SiMn或ZG230-450，特点是尺寸大、质量重、壁厚，焊接时刚性强、拘 束度大，焊接时产生很大的内应力，为形成裂纹创造了先决条件。ZG20SiMn或ZG230-450 的碳当量最大为0.317%,理论上可焊性好，但由于铸钢件冶炼偏析，成份不均匀性，形成局 部C、 S、 P元素超标，含碳量超标。如焊接时预热温度，线能量，焊后热处理不恰当，焊 缝及热影响区将会出现淬硬组织，这就增大了产生冷裂纹趋势；同时，S元素超标，在晶间 形成大量的低熔点硫化物及共晶体，含碳量超标增加了结晶过程中奥氏体数量，降低了硫在 固熔体中的溶解度，促使了硫的偏析，形成更多的低熔点硫化物及共晶体，在内应力的作用 下，施焊时极易出现焊接热裂纹缺陷，补焊时经常出现裂纹，造成大量的工期、人力、能耗、 焊材损失浪费，应采取必要的措施解决这一难题。
发明内容
本发明的目的在于一种水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，解决水轮发电机组 铸钢件缺陷补焊裂纹难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法， 它包括清除缺陷、预热、焊接和焊后热处理步骤，所述的清除缺陷步骤采用机械加工方法， 着色探伤确认无缺陷后，清除油污杂质；所述的预热步骤中，预热温度为80-120°C;所述的 焊接步骤采用多层多道焊，线能量为20-40KJ/cm，焊条直径04，电流170A，电压24V， 焊接速度为0.11-0.22cm/s，焊接过程中可作小幅度横向摆动；所述的焊后热处理步骤加热补 焊部位及附近150mm-200mm范围至300-400°C ，保温2小时。
所述的清除缺陷步骤采用碳孤气刨力法清除缺陷，碳弧气刨清除缺陷后必须打磨渗碳层， 打磨深度为1.5-2mm，着色探伤确认无缺陷后，清除油污杂质。
所述的焊接步骤中每焊完一层都采用风枪振动。
所述的焊接步骤中补焊时沿两腰多层多道施焊，由焊缝沿补焊部位两腰逐渐向中心靠拢， 收縮时沿补焊部位两腰向两侧收縮。 所述的焊接步骤中，小的缺陷的补焊采用焊条电弧焊，低氢型焊条J507。面积大、深的 缺陷先采用焊条电弧焊打底2-3层，然后采用混合气体保护焊焊接，混合气体体积比为Ar: C02=8: 2，焊接材料ERS0-6。
本发明的有益效果是解决了大型铸钢件补焊裂纹问题，公司按照本发明对发电设备产品 的铸钢件进行补焊，从未出现焊接裂纹，为公司铸钢件补焊积累了经验。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步描述本发明的技术方案水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理 方法，其特征在于它包括清除缺陷、预热、诨接和焊后热处理步骤。
清除缺陷
缺陷可采用机械加工或碳孤气刨的力法清除，碳弧气刨清除缺陷后必须打磨渗碳层，打 磨深度1.5-2mm，以减小焊接时产生裂纹的可能性，着色探伤确认无缺陷，根除裂纹源，清 除油污杂质等。
焊接材料和焊接方法
小的缺陷的补焊可选用焊条电弧焊，低氢型焊条J507，面积大、深的缺陷可选用焊条电 弧焊打底2-3层，然后采用混合气体保护焊焊接，混合气体体积比为Ar: C02=8: 2，焊接材 料ERS0-6。
预热
预热可降低焊接时产生的温度梯度，减小焊接应力，防止裂纹的产生。预热温度受化学 成份、壁厚、环境的影响， 一般预热80-120C，壁厚、环境温度低时预热温度可高些。
焊接
焊接过程中控制线能量，线能量太大会产生魏氏体组织，影响机械性能，线能量太小， 焊缝及热影响区会出现淬硬组织，容易产生裂纹。通过实验证明采用线能量为20-40KJ/cm 能满足要求。若采用焊条电弧焊，焊条直径04，电流170A，电压24V，则焊接速度为 0.11-0.22cm/s，焊接过程中可作小幅度横向摆动。只有控制好焊接电流，电压，焊接速度才 能有效的控制好焊接线能量。
采用多层多道焊， 一方面多层多道焊便于控制线能量的输入，另一方面后层焊道对前层 焊缝起到回火作用，能细化晶粒，改善焊缝机械性能，提高焊缝的韧性和塑性，减少裂纹的 产生。焊接时层间温度不能低于预热温度，采用气体保护焊时应尽量减少焊接接头，减少引 弧收弧产生的缺陷。
焊接过程中每焊完一层都采用风枪振动。 一力面振动可敲掉熔渣、氧化皮，防止焊接夹 渣，另一方面振动可减小焊接内应力，防止裂纹的产生。只有产生塑性变形才能达到消除内 应力的目的，因此振动程度以焊缝出观光亮，产生塑性变形为宜。
对于大型缺陷，补焊时沿两腰多层，多道施焊，由焊缝沿补焊部位两腰逐渐向中心靠拢， 收縮时沿补焊部位两腰向两侧收縮，由于两腰焊缝尚未连在一起，可各自向两侧收縮，避免 了拘束度过大造成焊缝拉裂。当两侧焊缝沿中心连在一起时，焊缝量已大大减少，且由于连 续施焊，早巳将两侧母材加热到较高的温度，降低了焊接温度梯度，减小了焊接内应力，从 而达到防止裂纹产生的目的。
焊后热处理
焊接完毕后立即进行退火处理，消除应力，改善机械性能，不能立即退火处理的必须进 行后热处理，加热补焊部位及附近150mm-200mm范围至300-40(TC，保温2小时，有利于扩 散氢的逸出和防止焊缝及热影响区出现淬硬组织。
权利要求
1、水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于它包括清除缺陷、预热、焊接和焊后热处理步骤，所述的清除缺陷步骤采用机械加工方法，着色探伤确认无缺陷后，清除油污杂质；所述的预热步骤中，预热温度为80-120℃；所述的焊接步骤采用多层多道焊，线能量为20-40KJ/cm，焊条直径Φ4，电流170A，电压24V，焊接速度为0.11-0.22cm/s，焊接过程中可作小幅度横向摆动；所述的焊后热处理步骤加热补焊部位及附近150mm-200mm范围至300-400℃，保温2小时。
2、 根据权利要求l所述的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于所述 的清除缺陷步骤采用碳孤气刨力法清除缺陷，碳弧气刨清除缺陷后必须打磨渗碳层，打磨深 度为1.5-2mm，着色探伤确认无缺陷后，清除油污杂质。
3、 根据权利要求l所述的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于所述 的焊接步骤中每焊完一层都采用风枪振动。
4、 根据权利要求l所述的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于所述 的焊接步骤中补悍时沿两腰多层多道施焊，由焊缝沿补焊部位两腰逐渐向中心靠拢，收縮时 沿补焊部位两腰向两侧收縮。
5、 根据权利要求l所述的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于所述 的焊接步骤中，小的缺陷的补焊采用焊条电弧焊，低氢型焊条J507。
6、 根据权利要求l所述的水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，其特征在于所述 的焊接步骤中，面积大、深的缺陷先采用焊条电弧焊打底2-3层，然后采用混合气体保护焊 焊接，混合气体体积比为Ar: C02=8: 2，焊接材料ERS0-6。
全文摘要
本发明公开了一种水轮发电机组铸钢件缺陷补焊裂纹处理方法，它包括清除缺陷、预热、焊接和焊后热处理步骤，所述的清除缺陷步骤采用机械加工方法，着色探伤确认无缺陷后，清除油污杂质；所述的预热步骤中，预热温度为80-120℃；所述的焊接步骤采用多层多道焊，线能量为20-40KJ/cm，焊条直径Φ4，电流170A，电压24V，焊接速度为0.11-0.22cm/s，焊接过程中可作小幅度横向摆动；所述的焊后热处理步骤加热补焊部位及附近150mm-200mm范围至300-400℃，保温2小时。本发明的有益效果是解决了大型铸钢件补焊裂纹问题，公司按照本发明对发电设备的铸钢件进行补焊，从未出现焊接裂纹。
文档编号C21D11/00GK101104234SQ200710049718
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月10日 优先权日2007年8月10日
发明者刘学林, 王文军 申请人:四川东风电机厂有限公司