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阀门铸铁件焊修

来源: 上海阀门 时间: 2012-09-03 点击: 2,939

焊接修补是阀门常用的一种修复方法。

阀门的破损主要出现在铸铁阀门上。铸铁性脆、可焊性差,给阀门修复带来一定困难。因此,在铸铁件上进行焊修时,应严格遵守操作规程,按照技术要求施焊,才能保证焊接修复质量。

(1)补焊方法及工艺规范。铸铁常用补焊方法及工艺特点见表9-2。铸铁电焊条选用见表9-3。目前有一种自制的奥氏体铜铁焊条焊补铸铁件,效果很好。其制备方法是将镍铬丝穿在紫铜管内,紫铜管外敷药皮,用电炉烘干而成,见表9-4。铸铁补焊电流范围参考表9-5。

表9-2 铸铁常用补焊方法及工艺特点
焊补方法 分类 工艺特点
气焊 热焊法 焊前预热600~650℃,呈暗红色,快速施焊。采用铸铁填充
材料,焊后加热650~700℃2,保温缓冷。焊件应力小,不易裂
纹,焊后可加工,硬度、强度与母材基本相同。但焊件壁较厚
时,难以焊透
冷焊法 又叫不预热气焊法。工件焊前不需预热,用焊炬烘烤被焊工
件坡口周围或加热“减应区”。焊接过程中应注意加热“减应区”
的温度,一般为600~700℃,焊后缓冷。采用高硅量的气焊丝,
焊后不易产生裂纹,加工性能较好。但若加热“减应区”选择不
当或温度不当,会有较大的残余应力存在
钎焊 用气焊火焰加热,一般用黄铜丝做钎料,焊后可加工,但强
度较低,耐温性能也较差;主要优点是不易产生裂纹,焊接几
何质量较好。常用于载荷强度不高或应力较大的铸件的补焊
电弧焊 热焊法 焊前将零件预热至600~650℃,快速施焊,焊后缓冷。适用
于小型铸件热焊或者大型铸件的局部预热焊
半热
焊法
焊前整体或局部预热至300~400℃,快速施焊,焊后缓冷,
创造“石墨化”条件,适于铸208等焊条。对于应力较小处可采
用电弧切割坡口,使局部造成预热条件,并借焊接过程中的热
量促进“石墨化”作用
电弧焊 冷焊法 即常温焊接。工件无需预热,这种方法应用较广泛。多采用
非铸铁组织的焊条,严格执行“短弧、断续、小规范”的要点。
多用于球墨铸铁的阀门体和阀门盖的焊补
速冷
焊法
在坡口周围预先敷盖湿布或湿泥团,每段焊完后立即用冷空
气或石蜡、冷水冷却焊缝,以吸收焊缝热量,减少受热面积,
采用回火焊道减少热裂纹。适于非加工面的施焊

表9-3 铸铁焊条的特性与用途
焊条名称 统一
牌号
符合国
家标准
焊芯
成分
药皮
类型
焊缝金属 电源种类 用途
氧化型钢芯
铸铁焊条
铸100 TZG-1 碳钢 氧化型 碳钢 交、直流 用于焊后不需
要加工的一般灰
铸铁
高钒铸铁
焊条
铸116
铸117
TEG-3
TZG-3
碳钢或
高钒钢
低氢型
(高钒
药皮)
碳钢或高钒钢 直流
(反接)
或交流
直流
用于强度较高
的灰铸铁(否则
焊缝易剥离)、
球墨铸铁、可锻
铸铁
钢芯球墨
铸铁焊条
铸238 碳钢 石墨型 球墨铸铁+碳钢 交、直流 球墨铸铁件补
焊。球墨铸铁预
热至500℃,焊
后热处理
铸铁芯
铸铁焊条
铸248   灰铸铁 石墨型 灰铸铁 交、直流 厚壁铸铁件
补焊
钢芯墨化到
铸铁焊条
铸208   碳钢 石墨型 灰铸铁 交、直流 一般灰铸铁,
需预热至400℃,
刚度较小的零件
可不预热
纯镍铸铁
焊条
铸308 TZNi 纯镍 石墨型 纯镍 交、直流 用于重要的灰
铸铁件,压力较
高的重要铸铁
件,焊后加工性
能好
镍铁铸铁
焊条
铸408 TZNiFe 镍铁
合金
石墨型 镍铁合金 直流
(正接)
或交流
用于强度较高
的灰铸铁和球墨
铸铁。加工,但
熔合区稍硬
镍铜
(蒙耐尔)
铸铁焊条
铸508 TZNiCu 镍铜
合金
石墨型 镍铜
合金
直流(正接)
或交流
用于灰铸铁,
抗裂性好,加工
性较好,但强度
较低
铜铁铸铁
焊条
铸607 TXCuFe 紫铜 低氢型 铜铁
合金
直流
(反接)
用于一般铸铁
件,加工性能差,
而塑性好,抗热
应力裂纹性能
好,但强度较低
铜铁铸铁
焊条
铸616 TZCuFe 铜芯铁
皮或铜
包铁芯
低氢型
或钛钙
铜铁
合金
交、直流 灰铸铁,抗裂
性与加工性尚
可,强度低

表9-4 自制奥氏体铜铁铸铁焊条(mm)
紫铜管 铜丝牌号 钢丝直径 焊条长度 药皮外径 主要用途
外径 内径
φ4 φ2 OCr18Ni9 φ1.6 250±3 φ5.5~5.8 用于壁厚8mm以上,
要求焊缝强度较高,加
工性要求不高的断裂焊
接修复
φ3 φ2 Cr15Ni60 φ1.5 250±3 φ4.3~4.5 用于有加工要求,受
力较大或有密封压力要
求,壁厚在5ram以上的
断裂或有凹坑缺陷的焊
接修复
φ3 φ2 Cr20Ni80 φ1.8 250±3 φ4.3~4.5 用于有较高机械加工
性,受力要求不大的断
裂修复
φ2 φ1 OCr18Ni9 φ0.8 160±2 φ3.0~3.2 用于壁厚小于4mm,
有0.2~0.3MPa密封压
力要求,加工要求不高
的断裂修复

表9-5 铸铁件补焊电流范围参考
坡口类型 焊缝形式 焊件厚度或坡口深度/mm 焊条直径DN/mm 焊接电流/A
单面坡口   2 2 55~60
2.5~3.5 3.2 80~100
4~5 3.2 90~120
4 130~150
5 140~180
5-6 4 140~160
双面坡口   6~12 4 160~180
12 4 160~200
单面坡口   2 2 55~60
3 3.2 80~100
4 3.2 90~110
4 130~160
5~6 4 150~180
5 150~200
7 4 150~180
4 160~200

(2)止裂孔、坡口的形式及尺寸,见图9-42和图9-43,表9-6和表9-7。

止裂孔的位置
坡口的形状
表9-6 止裂孔的孔径尺寸(mm)
壁厚尺寸 止裂孔直径
4~8 φ3~4
8~15 φ4~6
15~25 φ6~8
25以上 φ8~10

表9-7 坡口的尺寸
H B A R a t
15~40 10 15~20 16~18 5~8 完全除掉裂纹厚度
40~80 15 30~50 28~30 8~12

(3)防止裂纹的措施。焊接修复时应防止产生新的裂纹,其措施是:

①铸铁补焊时应尽量选用小电流、细焊条、短弧焊。焊接速度不宜太慢,避免过大的摆动,减小温度扩散。

②短焊道、间隔焊。根据被焊母材的厚度,按10~30mm为一段,工件越薄则焊道应越短,分散在不同处起焊,以避免应力叠加。

③采用加热“减应法”。所谓加热“减应法”就是在焊前与焊接过程中,用火焰加热铸铁零件的适当部位,该部位受热变形,使焊接处预先产生向外的应力。经焊后,该部位冷却,预加在焊缝处的应力消失,从而减小了焊接应力,避免裂纹。加热的部位叫做加热“减应区”,其温度一般为600~700℃。“加热减应区”的选择很重要,需了解零件热胀冷缩规律,掌握应力分布情况。加热“减应区”一般应选在焊道收缩时而受力的相邻、相关、对称的部位。

④选用适当的焊条。如铜基焊条、高钒焊条、碱性焊条等,其抗裂性较好。同时还应注意填满弧坑,收弧时再次填补,避免火口裂纹。

⑤锤击焊缝。每次熄灭弧后,熔池刚凝固时,应立即锤击焊缝,以松弛焊缝收缩应力,防止产生热应力裂纹。

(3)防止气孔产生的措施。产生气孔的主要原因是在烧焊过程中,自由态石墨被烧损,形成的一氧化碳未来得及析出,被凝固到金属中形成气孔。同时空气中的氧、氮、氢等气体也会渗入熔池,尤其是铜基焊条或黄钢钎焊时,铜易吸附空气中的氢而形成针孔。坡口处理不干净,有油污、水分存在,也容易使焊道中产生气孔。为了防止气孔的产生,应注意以下几点:

①焊前必须将坡口及缺陷部位清理干净。可采用碱水刷洗、汽油清洗或用氧乙炔焰烧净油污,再用钢丝刷子刷干净。

②焊条在使用前应烤干,特别是低氢型与石墨化型焊条,用前必须经150~200℃烘烤2h,使药皮吸的潮气完全烘干,然后使用。

③如果采用多层焊,在每焊完一层后,必须经冷却,并认真清理焊渣,再焊第二层。

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