20鋼與鑄鐵HT200的異種鋼焊接工藝

                    洛陽發(fā)電設備廠
                 (河南 471003) 程慶芳 劉華平
    我廠生產(chǎn)的空冷發(fā)電機組排汽溫度高,為降低溫度、減小后軸承座的變形,需要在排汽缸內(nèi)增設噴水降溫裝置。噴水管采用20無縫鋼管,而排汽缸是鑄鐵HT200,這就涉及到異種鋼的焊接。
 1.焊接性分析
    20鋼屬于低碳鋼,其含碳量較低,強度不高,塑性好,具有優(yōu)良的焊接性。幾乎能用各種工藝方法進行焊接,不需要采用特殊工藝措施即可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。焊縫產(chǎn)生裂紋、氣孔的傾向性小。
    HT200由于含C與S、P雜質(zhì)高,其焊接性較差,有如下特點:
  (1)接頭易形成白口 由于熔池凝固快,所以焊縫及近縫區(qū)極易產(chǎn)生白口及脆性馬氏體組織。該組織不僅影響焊接接頭的加工性,而且會因脆性容易引發(fā)裂紋。
  (2)易產(chǎn)生冷裂紋 焊接過程中由于工件局部受熱不均勻,焊縫在冷卻過程中會承受很大的拉應力,這種拉應力會隨焊縫溫度的下降而增大。灰口鑄鐵強度低,50O℃以下基本無塑性。當應力超過此時的抗拉強度時,即發(fā)生焊縫和熱影響區(qū)冷裂紋。
  (3)易產(chǎn)生熱裂紋 鑄鐵中含C與S、P雜質(zhì)高,在熔池中將形成較多的低熔點共晶,這導致在焊縫中極易產(chǎn)生熱裂紋。
 2.防止缺陷產(chǎn)生的措施
    因為20鋼的焊接性好,現(xiàn)只針對HT200焊接缺陷提出幾點措施。
  (1)防止形成白口及脆性組織 若焊縫仍為鑄鐵,則應采用適當?shù)墓に嚧胧?減慢焊縫的冷速,并調(diào)整焊縫化學成分,增強焊縫的石墨化能力。采用異質(zhì)材料進行鑄鐵焊接,使焊縫組織不是鑄鐵,自然可防止焊縫白口的產(chǎn)生。
  (2)防止冷裂紋 采取工藝措施,減弱焊接接頭的應力,防止在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生馬氏體,如采用預熱焊,可防止冷裂紋的發(fā)生。在采用電弧冷焊時應采取正確的冷焊工藝,如采用小直徑焊條、小電流、快速焊接,采用短段焊、斷續(xù)焊、分散焊及焊后錘擊焊縫等方法,來降低焊接應力。
  (3)防止熱裂紋 調(diào)整焊縫金屬的化學成分,使其脆性溫度區(qū)間縮小;加入稀土元素,增強焊縫脫硫、脫磷冶金反應;加入適量的細化晶粒元素,使焊縫晶粒細化,降低焊接應力,并使母材的有害雜質(zhì)較少熔入焊縫中。以上措施,均有利于提高焊縫的抗熱裂性能。
 3.焊接工藝及焊前準備
    20鋼和HT200兩種母材的化學成分見表1。焊接方法采用焊條電弧冷焊;焊接設備:交流弧焊變壓器,型號BX1-300;接頭形式:角接接頭,如下圖所示。焊接工藝過程:焊件清理→定位焊→焊接→清理打磨→焊接檢驗。焊接參數(shù)見表2。
                 
                            圖：焊接接頭形式

         表一：母材的化學成份（質(zhì)量分數(shù)）（%）
      

           表二：焊接參數(shù)
      
 4.焊接過程
  (1)定位焊 將工件用專用夾具裝配到位,調(diào)裝好間隙,間隙要均勻,然后夾牢固。按表2的焊接參數(shù)進行定位焊,焊接牢固.
  (2)焊接 按圖樣尺寸的要求及表2的焊接參數(shù)進行單道、單層焊接,弧坑要填滿。焊接時采用小電流、快速焊接,短段、斷續(xù)焊。
  (3)每焊完一道用氣刮鏟錘擊焊道以釋放焊接應力。
 5.焊后檢驗
   對焊縫進行檢驗,焊縫表面成形良好,焊縫尺寸符合圖樣要求。對焊縫進行探傷,未發(fā)現(xiàn)氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。該工藝參數(shù)匹配,按照該焊接參數(shù)進行生產(chǎn)焊接完全能達到設計要求,可以指導生產(chǎn),現(xiàn)在已有七八臺機組投入發(fā)電運行,效果非常好。同時也為類似的異種鋼焊接起到一定的借鑒作用。