論文導讀:使管道泵葉輪出現(xiàn)裂紋。管道泵葉輪材質為奧氏體不銹鋼。線膨脹系數大。線膨脹系數,QDLF8不銹鋼立式多級管道泵葉輪的修補。
關鍵詞:奧氏體不銹鋼,裂紋,線膨脹系數,焊接熱循環(huán),坡口清理
一、 前言
某廠送來我校修理的QDLF8不銹鋼立式多級管道泵由于長時間工作,使管道泵葉輪出現(xiàn)裂紋,導致管道泵生產效率降低,揚程達不到設計要求,對管道泵的正常運行帶來不良影響。論文大全,線膨脹系數。。
二、 補焊要求
⒈泵體基材
管道泵葉輪材質為奧氏體不銹鋼,它的組織為鐵素體和奧氏體組織,鐵素體的存在使其有高的屈服強度和耐氯化物應力腐蝕的性能,奧氏體的存在使其具有很好的韌性和耐腐蝕性能。論文大全,線膨脹系數。。
奧氏體不銹鋼葉輪在焊接時有較大的熱裂紋敏感性,主要與以下幾個特點有關:第一,奧氏體不銹鋼的導熱系數小,線膨脹系數大,在焊接局部加熱和冷卻條件下,焊接接頭部位的高溫停留時間較長,焊縫金屬及近縫區(qū)在高溫時承受較高的拉伸應力與拉伸應變,在冷卻過程中可形成較大的拉應力,焊縫金屬凝固期間存在較大拉應力是產生凝固裂紋的必要條件;第二,奧氏體不銹鋼易形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織,一些有害雜質元素易在晶間形成低熔點的液態(tài)膜,從而產生焊縫凝固裂紋,其次奧氏體鋼的合金組織較復雜,不僅有害雜質易形成熔夾層,一些合金元素也能形成有害的易熔夾層,所有這些均是管道泵葉輪焊接產生裂紋的因素。
、惭a焊工藝
奧氏體不銹鋼焊接時容易產生熱裂紋,所以采用以下補焊工藝方案:
①由于導熱系數小,線膨脹系數大,自由狀態(tài)下焊接時易產生較大的焊接變形,所以采用鎢極氬弧焊,該焊接方法電弧能量大,熱量集中;而且有氬氣流的冷卻作用,熱影響區(qū)小,有利于提高焊接接頭的抗晶間腐蝕能力,同時焊接質量穩(wěn)定,焊縫成型好,且無飛濺和熔渣。
、谝蜓a焊時是局部施焊,管道泵葉輪整體鋼性很大,故焊材選用強度等級稍低的焊條或焊絲,以增加塑性。
、酆附z或焊條中的Ti、Nb、Cr等元素對氧的親和力較大,為防止合金元素燒損,應采用短弧直接前進焊為好,從而抑制焊縫中的柱狀結構產生,減少偏析。論文大全,線膨脹系數。。
、転楸WC焊縫的成份穩(wěn)定,焊接工藝參數應保持穩(wěn)定,且保持焊接層間溫度60°左右。
、澈附悠驴谥苽
由于管道泵葉輪是奧氏體不銹鋼的材質,為在清除裂紋過程中不影響泵體材質的機械性能,應盡量避免使用碳弧氣刨清除法,其主要原因有兩條:
、儆捎谔蓟馀龠^程的溫度高達3000℃,致使裂紋附近基材溫度過高且不平穩(wěn),而奧氏體組織的材料線膨脹系數高,不平穩(wěn)的溫度將導致不平衡的應力,結果導致裂紋的擴展。論文大全,線膨脹系數。。從而起不到消除裂紋的作用,反而使裂紋加劇。
、谕瑫r由于碳弧氣刨在清除裂紋的時候,高溫下有游離的C原子擴散到泵體基材中去,高溫下的C原子具有較強的氧化性能,能與基材的Cr、Ni等合金元素反應,從而破壞基材的抗腐蝕性能。論文大全,線膨脹系數。。
所以裂紋的清除采取打磨的方法清除,應盡量使清除裂紋過后的坡口外形呈“V”坡口,以便于補焊工藝的下步工藝。論文大全,線膨脹系數。。
、雌驴谇謇砼c焊接保護
焊接時應注意以下幾點:①母材表面和焊絲表面必須清潔,防止污染物熔人焊縫;②高溫熔池和高溫焊道必須得到氬氣的有效保護,防止焊縫金屬的氧化。施焊前,我們對試件的坡口兩側2O~30 mm范圍內均用砂輪機進行清理,由于管道泵葉輪在清除裂紋—坡口制備過程中,通過打磨獲取的“V”型坡口中會殘留有各種雜質,它們的存在將嚴重影響補焊質量,故焊接前用丙酮對坡口及焊絲進行擦洗,以去除其表面的雜質及氧化膜等,確保焊縫質量。
、凳┖腹に囈(guī)范
、俸覆牡倪x擇
焊接過程中,焊接熱循環(huán)非?欤附咏饘龠_不到平衡狀態(tài),用與母材化學成分相同的填充材料焊接,容易使焊縫區(qū)及過渡區(qū)形成貧Cr,使泵體的抗腐蝕性降低,所以選擇Cr、Ni等不銹鋼合金元素較母材高,塑性較好的焊絲作為填充焊材,確定選用 H1Cr19Ni19Nb作為填充材料,化學成分與母材對照如下:
母材與焊材化學成分對照
成份 | C | Si | Mn | P | Ni | Cr | Mo | Ca | Ti | Nb | |
母材 | 1Cr18Ni9Ti | ≤0.12 | ≤ 1.00 | ≤ 2.00 | ≤0.035 | 8.0-11.0 | 17-19 | 0.5-0.8 | |||
焊材 | H1Cr19Ni19Nb | ≤0.09 | 0.3-0.8 | 1-2 | — | 9-11 | 18-20 | 0.5-0.8 |
②焊接規(guī)范
根據奧氏體不銹鋼的主要特點及工藝方案,管道泵葉輪補焊工藝規(guī)范應在選好焊接材料及保護氣(氬氣)的前提下,采用直流反接法,短弧,小電流高速焊,窄焊道焊接,限制熔池熱量輸入,焊后錘擊,提高冷卻速度,減少偏析。
三、補焊結果
這臺QDLF8不銹鋼立式多級管道泵在本工藝方案的指導下進行補焊修理,過后經檢查裂紋全部清除干凈并且補焊合格,使這臺多級管道泵重新能夠使用,并且達到它的設計要求。