广东韶钢工程技术有限公司 广东韶关 512000
摘要：根据克服外部拉应力导致焊接接头断裂情况，在修复工艺中采取新的焊接操作方法对外部结构进行处理，使外部应力对焊缝接头的影响由拉应力转为压应力，从而提升焊缝接头性能要求，达到优良的修复效果，同时采用合理的焊接工艺技术从经济方面降低焊接修复成本。
关键词：烧结台车；修复；球墨铸铁；焊接
1、现有修复技术状况
1.1、台车生产厂家技术人员多次到现场焊接修复，但效果很差，有些断口焊完后立刻爆裂，有一些台车经焊接修复后投入使用不到一周后再次断裂，二次断裂后更难以修复而导致直接报废。
1.2、我公司目前采用传统的铸铁焊接（修复）工艺虽然能满足铸铁台车的修复，但劳动强度大，成本太高，总体来说不适合台车断口的焊接修复要求。
2、原烧结机球墨铸铁台车断裂焊接修复工艺介绍及工艺缺点：
2.1、焊前准备：破口角度加工成35~40°，同时适当修理断口间隙，使间隙大致均匀，加热与断口同一截面相邻主梁上200~300㎜长度范围，温度400~500℃并持续加热，在焊道上下两端塞入斜锲，塞开焊道间隙张大0.5~1㎜。
2.2、断口焊接：
2.2.1、焊前加热：采用氧乙炔加热，在断口两侧各100～150㎜加热到约200℃；
2.2.2、断口焊接：使用Z408镍基铸铁焊条，采用单面焊双面成形焊接；焊接顺序为先焊腹板再松开斜楔焊翼缘板；在横截面上的填充顺序是先焊破口面，再多层多道焊填充焊；焊接过程中，采用小弧度摆弧断弧焊，每道焊缝焊后立即打渣锤击，并检查焊缝质量，发现裂纹及时处理。
2.3、焊后处理：焊完后用渣锤对整个焊缝表面锤击，并用石棉和生石灰包扎保温后自然冷却。
2.4、工艺缺点：在修复过程中操作者劳动环境恶劣，温度较高，工件所需温度无法得到有效、准确的控制；由于焊接材料的费用较高，根据该方法进行修复后的成本统计为11031元，焊接成本过高，不适宜大面积应用。
3、新的球墨铸铁台车断裂焊接修复技术说明
新采用的台车断裂焊接修复主要从构件结构特点、焊接材料方面考虑，结构特点主要考虑解决焊接前后的外部应力问题，焊接材料主要考虑解决材料焊接性和焊接接头内应力和组织性能问题。对外部结构产生的外部应力处理原则为：1）尽量避免外部拉应力影响到焊缝接头，导致焊接接头内部性能要求提高；2）采取有效方法（加热）对外部结构进行处理，使外部应力对焊缝接头的影响由拉应力转为压应力，从而降低焊缝接头性能要求。由于台车结构刚性大，运行环境温度高且高低温频繁交替循环（如图1），
球墨铸铁的硬度高、脆性大、塑性低、焊接性差，因此所采用的焊接材料须具备良好的塑性和与球墨铸铁组织的焊接性。黄铜和奥氏体不锈钢焊条均能满足要求，黄铜气焊主要是利用黄铜具有良好的塑形弥补铸铁的刚性，黄铜的低熔点对焊口两边的铸铁形状不会形成较大温度影响。但由于台车运行时有1100℃~1200℃的高温阶段和较大温差的交替循环，不宜采用黄铜气焊。用奥氏体不锈钢焊条焊补主要是奥氏体组织本身具有一定的塑性，对球墨铸铁中的碳有较强的溶解性，阻止了脆性渗碳体的出现。但相对台车的刚性，奥氏体不锈钢的塑性还不能完全满足要求，在没有完全可靠的工艺情况下不采用。采用铸铁焊条，则有铁基和镍基两类铸铁焊条供选择。在材料性能方面考虑镍基焊条较好，但成本高（约为铁基焊条的15~30倍），铁基焊条性能稍差，但成本低，由于设备厂家技术人员采用镍基焊条也未能成功修复，因此不选用铁基焊条。
综合以上分析，制定球墨铸铁断口的焊接修复工艺如下：
3.1、焊接前采取消除外部拉应力措施，同时最大限度的使外部拉应力转变为压应力，减低焊缝接头性能要求。方法为焊前使焊口张开一定距离，具体工艺为在焊口对面的主梁上400~500㎜的一段距离加热，加热温度为500~600℃使其受热膨胀从而张开断口。然后在断口翼缘板上塞入楔子，使断口二次张开。焊好腹板后先松开楔子焊接翼缘板，焊完后停止主梁加热。主梁冷却后收缩使焊缝接头承受压应力。（加热采用电加热器，实现了温度范围准确可控，加热时间自动设定，对主梁持续稳定的加热，保证了构件外部对焊缝接头的影响由拉应力转变为压应力，对焊口的稳定加热改善了焊接性，整体上保证了接头性能稳定，改善了台车整体性能）。
3.2、选用能耐高温、焊接性和塑性良好的镍基铸铁焊条（本次修复选用性能较好的Z408）。但从经济上考虑，完全采用镍基铸铁焊条成本较高，因此，可用镍基铸铁焊条在断口焊道坡口面焊接过渡层，中间用CO2气保焊填充（焊丝选用H08Mn2SiA）。焊接时在焊道两边进行预热，温度200~250℃，在焊接过程中，采用气动工具对焊缝区进行敲击，细化焊缝组织，改善焊接性。
3.3、采取焊缝内部应力克服措施。采用合理的坡口工艺和焊接顺序，腹板用碳弧气刨开单面坡口，下翼缘开双面对称坡口，上翼缘在厚度方向开双面坡口，焊缝纵向焊接顺序先焊腹板，再焊接翼缘焊道。焊道截面上焊接顺序为先从坡口底往上焊坡口面，最后填焊焊缝中间空隙。填充顺序如图2。正面填充焊满后背面清根焊透。对于未完全断开的断口，在裂纹端头采取止裂措施，钻止裂孔后加工成横向长圆孔，焊接时将未断开的部分与对面主梁同步加热和冷却。
4、效果分析
本次台车断口焊接修复的各项工艺措施是在传统球墨铸铁焊接工艺无法取得较好效果的情况下制定的一种新工艺技术。焊接修复的台车投入运行后未出现再次断裂。使用该方法修复的台车，改善了台车整体性能，同时经核实，经过新工艺修复的铸铁台车每台修复的球墨铸铁台车成本控制在3309元，在施工质量和经济性方面均达到预期效果。
5、实施效果
5.1、经济效益
5.1.1、断裂台车修复之前均需停产更换新的台车，更换工作内容包括：旧台车的吊离、新台车装设炉条和端头挡板、新台车安装就位，每更换一台4人需至少7个小时。现需更换109台，烧结机年产烧结矿100万吨，除去正常检修停机时间，年有效运行时间300天，每小时产球团矿100/（300*24）=0.013889万吨=138.89吨，按每吨效益20元计，一年间接挽回经济效益为109*7*138.89*20=211.95万元
5.1.2、节省台车更换人工费：按1工日8小时，每工日80元计，则4人拆除和安装一台台车需7小时（4*7/8）*80*109=3.05（万元）项目间接经济效益=挽回经济费用+台车更换人工费=211.95+3.05=215（万元）
5.2、社会效益
5.2.1、本次台车断口焊接修复的各项工艺措施是在传统球墨铸铁焊接工艺无法成功修复的背景下，探索制定的一种新工艺，工艺的制定经历了理论分析，探索试验和整理推广的过程。焊好的台车投入运行，未再次出现断裂。实践表面，该工艺在球墨铸铁台车的断裂修复方面是完全有效可行的。为解决类似问题提供新的方法，开辟了一条新的道路。
5.2.2、本次台车断口焊接修复体现了有效性、可行性和经济性原则，其解决问题的指导思想可供日后检修工作参考。
5.2.3、本次烧结台车的修复过程中摸索建立了一套行之有效的铸铁设备失效的焊接修复工艺，为6#烧结机的正常平稳运行提供有效保障。其技术分析和方案确定为设备失效修复提供一种综合全面考虑解决问题的思维方法，对其他设备失效的修复有较好的指导作用，使修建部设备检修的整体水平达到一个新的水平，积累了新的经验。
5.2.4、本次对球墨铸铁台车的成功修复是解决了其他同行单位仍未解决的问题，为公司树立了品牌形象，赢得了新的检修市场，提高了工程公司在设备检修方面的市场竞争力。
参考文献：
[1]高英：《中国古代青铜器传统修复技术，2013.09.
[2]赵振茂：《青铜器的修复技术》，紫禁城出版社，2012.05.
[3]中国社会科学院考古研究所：《考古工作手册》，文物出版社，2014.03.
[4]褚立民，程自宇.提高烧结机利用系数的措施，2015.09.
[5]乐建华，烧结机一次混合机的技术改造，2015.11.
论文作者:岳书瓷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：台车论文; 断口论文; 应力论文; 焊条论文; 球墨铸铁论文; 铸铁论文; 工艺论文; 《防护工程》2018年第35期论文;