【水轮机转轮上冠ZG0Cr13Ni4Mo铸件焊补工艺】

　　摘 要:本文通过对不锈钢铸钢件ZG0Cr13Ni4Mo水轮机转轮上冠材质和焊接性分析,采用合理的焊补工艺规范,可实现该类马氏体不锈钢的焊补。　　关键词:不锈钢 水轮机上冠 缺陷 焊补工艺
　　中图分类号:TG4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0091-01
　　水轮机是水轮发电成套设备上的主机,它能把水流的能量转换为旋转机械能。水轮机转轮是水轮机构件中可以旋转的轮子。水轮机转轮是由上冠、下环和叶片三部分组焊而成。上冠(见图1)、下环和叶片均采用抗空蚀及抗磨蚀性能良好的镍铬不锈钢铸造而成。在铸件生产过程中由于各种原因,往往会出现裂纹、缩孔等缺陷,需采用焊补的方法使之得到修复。
　　1 水轮机转轮上冠材质及焊接性能分析
　　转轮上冠材质为ZG0Cr13Ni4Mo,其化学成分和力学性能分别见表1和表2。
　　ZG0Cr13Ni4Mo钢在大气腐蚀和较缓和的腐蚀介质中(水和某些有机介质)具有良好的抗腐蚀的能力。该钢是在传统的ZG10Cr13和ZG20Cr13不锈钢的基础上,降低碳的质量分数w(C)<0.06％,提高镍的质量分数w(Ni)=4％～6％,并加入适当的Mo,使组织为单一的低碳板条状马氏体铸态组织。消除了δ铁素体和残余奥氏体,在改善力学性能、韧性和焊接性能等方面,都有突破性进展。在铸造界有“铸造者梦寐以求的成功之举”。该马氏体不锈钢属于中、高强度马氏体不锈钢,但其含碳量较低,具有良好的焊接性能,焊后热影响区的硬度较高。在焊接时必须采取正确的工艺措施才能保证焊补质量。
　　2 焊补前的准备
　　(1)缺陷的清除。焊补前采用手工打磨、机械加工或碳弧气刨方法清除缺陷,缺陷去除后开出焊接坡口,补焊区应修磨平整,并彻底清除坡口及其周围20mm以内的粘砂、油、水、锈等脏物,并进行磁粉或渗透探伤,确认缺陷完全清除干净。
　　(2)焊条的选择。选用手工电弧焊焊接,焊条选用A237(E0-18-12Mo2V-15)奥氏体焊条。A237焊条药皮类型为是低氢钠型碱性药皮焊条。它是低碳Cr18Ni12Mo2V不锈钢焊条,由于熔敷金属含有V,故具有良好的耐热性能和抗裂性能。
　　(3)焊条的烘干。焊前焊条须经250℃左右烘焙1h。
　　3 ZG0Cr13Ni4Mo上冠铸件焊补工艺要点
　　(1)焊接电流的选择:由于奥氏体不锈钢的电阻大,焊接时产生的电阻热也大,所以同样直径的焊条,焊接电流值应比低碳钢焊条小20%左右。焊补时,根据板厚选择焊条直径。选择φ3.2mm直径的焊条,焊接电流为70A～120A,选择φ4.0mm直径的焊条,焊接电流为90A～160A。
　　(2)焊接电源极性选择:由于选用是低氢钠型碱性药皮焊条,在焊补时,采用直流反接,即工件接电源的负极,焊条接电源的正极。
　　(3)焊接操作温度不应该低于10℃。对重大缺陷的焊补和刚度大的焊接应预热到100℃～150℃。
　　(4)焊补过程中,为防止产生晶间腐蚀,焊条最好不作横向摆动,一次焊成的焊缝不宜过宽,最好不超过焊条直径的3倍。采用小电流、窄道焊、快速焊、短弧、多道焊,缩短焊接接头在危险温度区停留时间,防止形成贫铬。多层多道焊时,每焊完一道要彻底清除熔渣,并注意控制层间温度,当焊道温度降至60℃时,再焊下一道焊缝。
　　(5)由于不锈钢的导热系数比碳钢低,而线胀系数却大得多,因此,每焊完一道,注意用小锤敲击,来减少内应力,锤击后允许用压缩空气对其冷却。
　　(6)焊补完后,并打磨光滑、平整。对焊补区域进行探伤检验。
　　4 结语
　　在实际焊补生产中,采用所确定的焊接工艺规范补焊,通过加强焊补过程控制,焊后检验,所焊补的产品质量均合格。
　　参考文献
　　[1] 姚正耀,张仲秋,罗通国.铸造手册(铸钢)[M]．北京:机械工业出版社,2002.
　　[2] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M]．北京:机械工业出版社,2001.
　　[3] 徐初雄.焊接技术问答[M]．北京:机械工业出版社,2003.
　　[4] 林德源,杨炳焦,等.ZG0Cr13Ni4Mo桨叶裂纹的焊接修复[J]．焊接技术,2005,(10):72～73．
　　[5] JB T6405-1992,中华人民共和国机械行业标准大型不锈钢铸件[S]．