789、730大梁及后桥维修方案

789、730 卡车大梁含后桥维修方案针对 789C、730E 卡车大梁及后桥挖补修复补焊而进行焊接分析和研究采用宏观断面分析冷裂纹敏感性，经相应组织分析以及对各种焊接接头焊接方法焊缝形成及焊接坡口尺寸和工艺参数确定其预热温度及焊接工艺各项性能，检验结果证明用匹配的焊接材料、合适的焊接工艺参数及合理的各项力学性能指标才能满足设计及相关规范要求，不但提高了焊接接头的低温冲击性还有效保证韧强比，使产品焊接接头有了良好的抗脆断性能。因平朔公司是大型露天煤矿，789C、730E 卡车是为主要运输设备，也是生产关键设备之一。由于该矿的大型设备都存在一个老龄化的问题，都是长期服役，属于疲劳断裂。大量统计资料表明由于疲劳而失效的金属结构约占失效结构的 90，而且疲劳需要多次加载且裂纹的扩散是缓慢的，其中最长的裂纹有 600 - 700cm 多长，最短的也有 20cm 多长。针对此种状况，经几种方案的优劣对比，决定进行挖补修复。对大型设备钢件的焊接调查了大量的资料制定了本套修复补焊的工艺，按照这一工艺在挖补修复中克服了因工件较大，淬硬性强以及带来的困难。一、 材料的介绍根据矿方提供资料，大梁及后桥材质为 A514 钢，就 A514 钢的化学成份和性能做如下说明： A514 钢的化学成份（%）化学成份： C 、 Mn 、 Si 、 S 、 P 、 Cr 、Mo 、V 、Ti 、B成份含量：0.21 0.78 0.26 0.006 0.008 0.49 0.20 0.05 0.02 0.0006A514 钢的物理性能：机械性能：屈服强度（MPa） 755抗拉强度（MPa） 815延伸率（%） 18原始状态： 调质A514 钢的焊接性分析：A514 钢板是多元素低合金调质型高强度焊接结构钢，针对该钢种制定如下的焊接工艺。A514 钢属于低合金高强钢，焊接的主要问题是容易产生裂纹，其次是热影响区性能发生变化。由于 A514 钢含有多种合金元素，所以钢的淬硬倾向大，容易在热影响区产生大量脆硬的马氏体导致焊接接头严重脆化，严重降低了焊接接头的韧性与塑性，增大了焊接接头的冷裂倾向，为了提高抗裂性，应尽量降低焊接接头的含氢量，并采用焊前预热和焊后及时回头缓冷的热处理方法，另外，A514 钢宜采用小线能量进行焊接，这有利于减少粗晶热影响区的高温停留时间，降低奥氏体的过热长晶和稳定性，从而降低热影响区的脆化程度。二、焊接方法：焊接材料及坡口的选择1 焊接方法的选择：由于大梁处裂纹形成的其形状大小极不规则无规律，分布比较散，为了获得较好的焊接质量减少母材的变形量，并且使之使用价值更高，选择了手工电弧焊作为焊接的方法。2 焊接材料的选择：789C、730E 卡车是进口设备在挖补焊接大面积的巨型工件时宜由付于母材的强度以及塑性韧性良好及具有良好抗裂性能的焊接材料，为此选用了国际市场优秀的铁粉低氢型 E7018 型焊条（相当于我国 E5018 型焊条）不仅具有“低氢铁粉”和交直流两用三大优点，而且还有“防吸潮”特点，打开焊条包装，即使用而不必烘干，只要在规定时间用完，拆包不烘干的焊条含水量完全合乎规定，保证焊缝质量见下表：3 坡工选择：坡工在焊接中很重要，是为了保证焊接部焊透，使焊接电弧能深入接头根部以保证焊接供热量，获得较好的焊缝形成而且坡工还能起到调节基本金属和充填金属的作用，因此选用 60 度坡口，留钝边为 23mm 母材，厚度为 40mm，焊件组对如图确保单面焊双面成型达到焊接热量要求图：三、焊前准备1 焊条烘干，烘干温度一般采用 350°，烘干 2n 烘干焊条放入温度预控制在 80-100，低温烘箱存放，随用随取，烘干的目的是在除受潮涂层中的水份，以便减少熔池及焊缝中的氢，防止产生气孔和裂纹。2 焊前清理用碱性焊条焊接时工件坡口及两侧各 20mm 范围内的锈水，油污油漆等，必须清除干净，这对防止气孔和延迟裂纹的产生有重要作用，并获得质量较好的焊缝。3 组织：组织工件对除保证焊件结构的形状要按工艺规定，在接缝处退出根部间隙和反变形量，将对按两工件组对平齐，使错边量不大于充填值，然后按规定的定位在焊接位置和尺寸进行定位焊。4 预热：预热一般 200-300，是焊接开始前对焊工件的全部或局部进行适当加热的工艺措施，预热是以减少接头焊后冷却速度，避免产生淬硬组织或减少焊接应力变形，它是防止产生裂纹的有效措施。四、焊接工艺采用多层多道焊接法：1. 第一层，焊道是最关键的焊层，它不仅要求单面焊双面成形更要求不产生收缩裂纹，所以选用焊条直径为 3.2mm 焊接，电流为120A，焊接速度减慢，使焊缝断面尺寸大些，提高抗裂能力，第一层焊完后，立即用风枪锤击以及时消除应力并便于清渣。2 第二层，焊前要仔细清理，除去坡口边缘黏住的大颗粒区域补充加热使温度达 200时，然后直径较大的焊条 4mm 和较大的电流焊接，焊缝接头也应相互错开焊熔经过必须连续才行，整个破口一次焊完，不得中途停顿。3 为了减少焊接接头热影响区的淬硬顺向和消除冷裂纹是氢能从焊缝逸出。可以采用较大的热输 X 线能量，即在电弧电压不变情况下可用较大的焊接电流和较慢的焊接速度施焊，一定要采用连弧焊以防止空气进入熔池。4 运条法宜用于月牙形，可使熔池冷却速度缓慢，有利于焊缝中氢的折出以提高焊缝质量。五、焊后热处理1 因为补焊过程长，为了防止焊接热影响区在冷却过程中的收缩减少冷裂纹影响，一般焊后利用割炬火焰加热 200- 350，保温 2-16h。它有利于扩散氢的逸出，是防止发生延迟裂纹的有效措施和再热裂纹的产生，改善热影响区的显微组织和减少焊接接头的残余应力。2 消除应力处理，利用回割炬火焰加热，绝热材料包裹加热区的措施进行的其工艺参数见下图：图中 200- 350是为了进一步在低温下降低危害，防止冷裂纹和再加热裂纹的产生，500以上保温 l6 h 为消除焊接应力。六、焊后表面处理将经过处理后的原裂纹部位经过探伤检验确定完好无损，无新裂纹出现后，对其打磨喷漆恢复原状。要求油漆的加工件非使用表面喷漆前需进行喷砂处理，并清除油渍，表面除锈质量达到 St3 级，预先在要求喷漆的非使用表面涂覆防锈底漆两道，然后再喷面漆。色标按图纸执行或由平朔公司另外提供，油膜总厚度不低于 0.1mm。验收标准：产品颜色与样板相符合（正常视力在自然光或日光灯 60w 下观测无明显色差） ，同批产品无色差（注：色差包括颜色和光泽度） ，并不能有下列缺陷，如有该零部件或产品按不合格零部件或不合格产品处理：不干返粘：表面干，实际未干透，表面有（或易产生）纹印，粘有织物绒毛现象； 流挂：表面有液体流淌状的突起，顶端呈圆珠状；颗粒：表面呈砂粒状，用手摸有阻滞感；桔皮：外观呈现如桔皮般凹凸不平，不规则波纹；漏底：表面透青，露出底材颜色；麻点：表面因收缩而呈现小孔（麻点） ，亦称针孔；发花：表面颜色深浅不一，呈花纹状；起皱：局部堆积凸起，呈皱纹状（皱纹粉除外） ；夹杂：涂层中夹有杂物；机械损伤：外力所致的划伤、刮花、磨损、碰伤。要求对大梁焊修完全依据电焊三大规程和焊接维修工艺标准的要求对各类坡口进行施焊；修复前积极配合电焊车间相关人员进行鉴定并拍照，对修复全程进行焊修质量跟踪和实施，修复后经使用单位进行验收，确保维修质量，满足现场使用要求。