JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因 .pdfVIP

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因--第1页

电焊工技术论文

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因

及补焊方法

一、概述

JD-40型调度绞车，其卷筒在焊接后发现沿焊道周边向外延伸出

两处裂纹（见图1），卷筒材料为ZG230-450。裂纹长达150mm以上，

因造价较贵，决定用电弧冷焊进行补焊修复，现将裂纹产生原因与补

焊工艺介绍如下：

二、裂纹产生的原因

1、铸造组织与拘束度对裂纹产生的影响

因铸钢卷筒铸后直接焊接，其组织内部的应力、钢性、缩孔都很大，

偏析严重，另外铸造的晶粒粗大，常出现特有的粗大魏氏体组织，其

特点是铁素体沿晶界分布并呈阵状插入珠光体内，塑性和韧性都很低，

这种铸造组织焊接性能很差，对产生裂纹有直接影响。

2、氢的影响

由于焊前未经预热，坡口表面残存着一定量的水分和铁锈，使焊缝金

属含氢量增加，焊缝及近缝区组织脆化，塑性大大下降，这对产生裂

纹危害很大。

3、淬硬组织的影响

由碳含量可知，卷筒的碳当量可达0.5%，有很大的淬硬和冷裂倾向。

焊接时近缝区加热到135℃。使奥氏体晶粒严重长大，粗大的奥氏体

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因--第1页

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因--第2页

转变成粗大的高碳马氏体，当马氏体组织的含碳量达到饱和的程度，

点阵畸变更加严重，加之冷速过快，使淬硬倾向加剧，特别是马氏体

的转变温度很低，在395℃时，冷速过快，低温下形成的马氏体难以

产生“自回火”效应，最后得到的是硬而脆，对冷裂敏感的组织，裂

纹就是在这个组织上首先形成的。

4、截面拉应力对裂纹产生及延伸的影响

焊接时热影响区的温度骤然上升，靠近焊道的母材的体积急剧

增大，因此使整个焊道的外围母材受压应力，这种压应力可分解为两

个拉应力，并分别垂直于两个过园心又相垂直的截面，故在任意一个

过圆心的截面上，都作用着与截面相垂直的拉应力（见图2）它随着

压应力的产生而产生，增大而增大。

在整个截面上尽管作用着拉应力，但大小并不均匀，靠近圆心的

截面拉应力最大。如图3所示，假设压应力线F1、F2、F3在X轴上

111，111，

的投影分别为F1、F2、F3，其大小则为F1＞F2＞F3，故越靠近

Y轴的压应力在X轴上的投影效果越小，在趋近截面外缘处拉应力就

趋近于零。

这是受热时的情况，冷却后受力情况相反，这种拉应力对裂纹产

生影响很大，也是裂纹延伸的主要原因。

三、补焊

1、焊前准备

（1）打Ф20的止裂孔；（2）用碳弧气刨开U型坡口（如图4）；

（3）、磨掉表面渗碳层；（4）把Ф3.2和Ф5的506焊条，350-400℃

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因--第2页

JD-40型调度绞车卷筒焊接产生裂纹的原因--第3页

烘干1-2小时，随用随取；（5）将卷筒预热至150-200℃。

2、补焊

采用ZX5-400直流焊机，分别选用130-140A和230-240A电流，

用直流反接法，先用Ф3.2焊条打底焊，然后用Ф5焊条小焊速多层

焊，不作横向摆动，焊道排列顺序见图5。每焊一层认真清理焊渣，

并用锤锤击焊道，以提高冲击韧性和缓解应力集中，焊接过程中控制

层间温度不低于150℃。否则用氧气乙