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1、建材世界2014年第35卷第4期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.019法兰焊缝裂纹产生原因和整改方案张立朋1,2(1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;2.必维国际检验集团,上海200011)摘要:该文根据作者在必维国际检验集团(BUREAUVERITAS)工业与设施事业部的工作经验,以实际的水泥磨检验中的齿圈法兰焊接为例,通过分析这些缺陷形成的原因,参照美国焊接标准(AWS)等诸多标准中的焊接要求,经过不断的工艺改进,设备加工过程中的缺陷得到了有
2、效的控制,保证了设备的质量。关键词:法兰焊接;缺陷;工艺改进TheCauseofFlangeWeldingCracksandthePlanofRepair1,2ZHANGLi-peng(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China;2.BureauVeritas,Shanghai200011,China)Abstract:Thisdissertationisbasedonth
3、ewrite'rsexperienceinBureauVeritasindustryandfacilitiesdivision,andtakesthegearflangeweldinginspectedduringexaminationasanexample,analyzesthecauseofthoseflaws,referingtoweldingrequirementsspecifiedinstandardslikeAWSandtriestoeffectivelycontroltheflawsduri
4、ngmachiningbycontinuousprocessimprovement,toensurethequalityofequipment.Keywords:flangewelding;defect;processimprovement在大型设备的制造中,法兰连接是一种最常见的连接形式。由于在设备的运转过程中,法兰将承受较大的扭矩,因此对法兰与筒体的焊接也就提出了很高的要求。在法兰与筒体的焊接过程中,焊缝中经常会产生[1]裂纹等缺陷。1裂纹缺陷产生的原因水泥磨机的齿圈法兰,在金工车加工完毕以后,进行最
5、后验收检验时发现在齿圈法兰焊缝处存在垂直于焊道的微小裂纹,且数量较多。现就对裂纹产生的原因进行分析。首先,以原材料检验为出发点,分析缺陷的形成是否与原材料有关。齿圈法兰和磨机筒体均采用Q245R材料。Q245R属于普通碳钢,焊接性能良好,并且通过对原材料物理化学性能的复检,材料本身没有发现质量问题,故排除材料本身引起的裂纹缺陷。其次,对焊接材料进行检查。此次焊接采用的焊接方法是SMAW,焊接材料为J507焊条。在焊接齿圈法兰前,焊条经过了恒温350℃、时间2h以上的烘干,并且在100℃进行了保温。在焊接时
6、,焊条也是放在保温桶中进行持续保温,因此也排除了焊条未烘干而引起焊接裂纹的情况。因此,我们将重点放在焊接工艺上,重点考虑是否是焊接工艺上出了一些问题。焊接齿圈法兰采用的是SMAW,采用SMAW必然存在着焊接周期长、焊接温度不均匀、焊接接头多的问题。齿圈法兰并非在转盘上匀速旋转进行加热,而是由多人采用手工进行加热的方法。这必然导致某部分焊缝的预热温度高,某部分焊缝的预热温度低,这将导致整圈的焊道冷却速度不一致,存在温度差,在焊道中存在着较大的焊接纵向残余应力。尤其是在每两条焊道的接头处,这个位置的应力尤其巨
7、大。同时,收稿日期:2014-05-15.作者简介:张立朋(1984-),工程师.E-mail:zlp0504@163.com73建材世界2014年第35卷第4期SMAW的焊接周期较长,焊接一个齿圈法兰要用三天时间,要进行重复加热,这必然会使之前已经焊接好的焊道再次膨胀,而其中又存在较大的纵向残余应力,从而导致再次冷却后产生垂直于焊道的微小裂纹。2工艺改进2.1焊接工艺以200mm厚钢板为例,钢板为普通碳素钢Q235,具体焊接工艺如下:[2]1)开破口:厚钢板需要双面开V型破口,具体参数见表1。表12)焊
8、前清理:在焊接前,清除坡口及两侧30~50mm范围内的氧化皮、油脂、铁锈、水分、杂质等。3)焊条烘干:根据相关焊接标准的要求,碱性焊条在使用前应进行300~350℃烘干或遵照焊条制造商规定,保温2h。在进行焊接及焊接过程中,确保焊条放在100℃左右的保温桶中。4)预热及层间温度的控制:由于钢板厚度达到了200mm,所以预热是必要的,根据钢板中C含量及考虑其厚度。碱性焊条焊接及气保焊的焊接预热温度约为180~200℃,并保证预热
