泵壳渗漏修复焊接

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1、水泵泵壳修复马保华关键词：水泵泵壳体修复前言：武钢能源动力总厂供水厂23号水站TP系列高压水泵为能源动力公司受控关键设备，该系列共有水泵六台，可互为备用机组，运行方式为四开两备。水泵型号为350S125，长沙水泵厂制造，功率为274kW，流量1120m3/h，扬程95米，出口压力1.6MPa，主要负责向武刚7号高炉风口小套冷却供水。该系统自2006年投产以来，一直较为正常运行，其中TP1水泵由于经长期运行，泵壳底部出现漏水现象，不能正常运行，导致系统备用机组紧张，影响高炉安全稳定运行。一.问题的提出及要求将水泵分解检查后，发现泵壳

2、底部半圆形凹槽边缘出现蜂窝状气孔（如图1、图2所示），因为没有备件进行更换，为了达到安全运行要求，需要对受损水泵图1泵壳内侧气孔原始图图2泵壳内侧清除表面锈、渣情况图及时进行修复。经讨论决定采取敷焊修复方法。修复要求包括以下几个方面：一是彻底清除泵壳底部蜂窝状气孔；二是补焊处部位的强度不低于母材强度；三是补焊处要尽量降低内应力和防止白口化。二.焊接性分析TP1水泵泵壳的材质为灰口铸铁HT150C%=2.5-4.0Si%=1.0-2.5Mn%=0.5-1.4微量S、P，其组织为珠光体+铁素体，焊接性差。灰口铸铁的碳以石墨的形式分布于

3、铸铁基体中，由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织。因此，灰口铸铁的抗拉强度低，几乎无塑性，当温度达到860℃时，原来灰口铸铁中的游离状态的石墨开始部分融入铁中，温度越高，溶于铁中的石墨也就越多。在急速冷却条件下，熔入铁中的碳来不及以石墨的形式逸出，呈渗碳体出现，即白口组织。2、产生白口组织的原因是，在焊接池中的石墨化元素碳、硅等不足，在窄小的高温熔合区被产生的白口组织硬且脆，焊后难于机械加工，甚至会导致焊缝开裂。防止产生白口组织的措施是：调整焊缝的化学成分，增加石墨化元素的含量，使焊接材料中的碳、硅含量要比母材高，特别是冷焊灰口铸铁

4、时，焊条中的含硅量可高达4.5%，焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分逸出。3、在焊缝的热影响区内易出现裂纹。裂纹是焊接灰口铸铁的主要问题，裂纹出现在焊缝金属中，也可出现在母材上，一般出现在近缝区，裂纹可能是纵向、横向或是横斜向裂纹，由于灰口铸铁几乎无塑性，不能发生任何塑性变形，且强度低。所以在焊接应力及组织应力的共同作用下，当局不应力大于强度极限时，就会产生裂纹，严重时会使焊缝金属和母材分离，即“剥离”。4、产生剥离的原因是，焊缝强度高于母材强度或是结合处产生白口时，由于白口组织的收缩率（1.6%~2%）比灰口铸铁

5、的收缩率(0.9%~1.8%)大，且塑性差而产生剥离。5、灰口铸铁在铸造过程中经常产生气孔、渣孔、夹砂、缩孔、裂缝、浇注不足等缺陷，也存在使用过程中水的冲刷，机械运行磨损以及自然损耗等原因，对不同缺陷部位及损坏程度应根据铸造件损坏部位的程度采用不同的工艺进行焊补修复，铸件的焊接方法很多，手工电弧焊，气焊，钎焊，氩弧焊等，按照工艺方法有热焊，半热焊，冷焊三种。由于泵壳体积比较厚大，加热困难，所以决定采用手工电弧冷焊法，其优点是焊前不预热，焊接过程中也不需要辅助加热，可大大提高工作效率，降低成本，焊工劳动条件好，可减少焊件因预热时受热

6、不均匀而产生的变形和内应力造成裂纹。三.焊接材料的选择焊接材料的选择原则是应在满足强度的前提下使焊缝金属具有较好的焊接性及加工性。铸铁焊条虽然可保证与母材同质，但对冷却速度很敏感，而采用非铸铁型的镍基焊条为佳，见表（1）表（1）镍基焊条熔敷金属力学性能焊条牌号Z308Z408Z508熔敷金属抗拉强度/MPa≤250≤400≤200铸铁对接强度/MPa150~200300~50080~120熔敷金属硬度HV130~170160~210150~190热影响区硬度HB≤250≤300≤300由表（1）可知，Z308焊条焊缝的热影响区硬度

7、最低，强度也能满足要求，在以中小电流焊接时，半熔化区的白口层最薄，且呈断续状态，但与铸铁结合不如Z408，焊缝金属硬度比母材低得多，Z508焊条强度虽能满足要求，但与铸铁的结合性差，焊缝收缩率较大2%，焊缝金属硬度偏低，热影响区的硬度与Z408相当，Z408焊条的焊缝金属强度高于木材强度，但其硬度与母材接近，与铸铁的结合性最好，第一层焊缝受母材稀释后w(Ni)约为35%~40%，线膨胀系数最小，以后各层焊缝金属的塑性好，加之采取锤击焊缝等工艺措施，使焊缝剥离的可能性很小，抗裂性强，热影响区的硬度也偏高，同时热影响区和白口层指出现在

8、徐切削加工的木材商，且泵壳底部不需机械加工，综合上述分析，决定采用Z408焊条进行补焊。四.补焊工艺及补焊结果1、用氧—乙炔熔焰将缺陷部位的油污，铁锈等清理干净，用角向内磨机（由于缺陷处于90°夹角，角向内磨机磨不到此处）尖头将缺陷处及周围磨出金属