1、灰口铸铁缺陷焊接的修复摘 要通过采用手工焊条电弧焊，对铸件进行焊前预热、焊后热处理等处理方式，并优化焊接工艺参数，达到铸件缺陷修复的目的，既节约维修成本，又达到快速修复故障设备目的，满足处理生产中各类故障的需要。 关键词灰口铸铁 表面缺陷 焊接材料 焊前预热措施 修复 中图分类号：TG457.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0098-01 前言：在生产维修工作中，大庆输油气分公司林源输油站深井泵泵体与管线连接同心异径连接法兰，由于腐蚀造成，铸件法兰密封面损坏，所在区域市场无可用备件，为了不影响输油生产锅炉供水，特采用以下焊接方式对缺陷法兰进行焊接修复。 一、
2、灰口铸铁焊接特点及修补难度 铸铁具有成本低，铸造性能耐磨性能与切削加工性能优良等很多优点，而且熔化设备简单，所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用。 铸铁焊接应用于下列三种场合： （1）铸造缺陷的焊补。 （2）已损坏的铸铁成品件的焊的焊补。 （3）零件的生产。 可锻铸铁-碳主要以自由态、团絮状石墨形式存在。可锻铸铁是由白口铸铁经过石墨化退火。可锻铸铁具有一定的强度，较灰口铸铁有一定的塑、韧性，主要用来制造一些小零件，如汽车后桥壳，拖拉机的差速器等。 球墨铸铁-碳主要以自由态。球墨铸铁强度较高，也有一定的塑性和韧性，主要用于制造曲轴、连杆、齿轮、涡轮、活塞等零件。 灰铸铁-在化学成分上的特点是碳
3、高及硫、磷杂质高，这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷裂纹敏感性；在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性。这二方面的特点。结合焊接过程具有冷速度快及因焊件受热不均匀而形成受焊接应力较大的特殊性，决定了铸铁的焊接性不良。其主要问题有二方面：一方面是焊接接头易出现白口及脆硬组织；另一方面焊接接头易出现裂纹。 二、裂纹 1、铸铁焊接时，裂纹是易出现的一种缺陷。焊接接头一旦出现裂纹，不仅焊接接头静载强度与动载强度将严重下降，而且被焊工件无法满足对致密性（水密性或气密性）的要求。故研究铸铁焊接裂纹问题具有重大意义。 铸铁焊接时出现裂纹可分为冷裂纹与热裂纹两类。 2、焊接热裂纹，当采用镍基焊接材
4、料（如 Z308、Z408 及 Z508 焊条等）及一般常用的低碳钢焊条焊接铸铁时，焊缝金属对热裂纹较敏感。 3、冷焊 铸铁型焊缝电弧冷焊仍存在很多局限性：（1）焊缝强度低、塑性差，焊补较大刚度缺陷是易出现裂纹；（2）焊缝为铸铁型，对冷速敏感，缺陷面积较小（8cm2 及缺陷深度较小（7mm）时，由于冷速快，焊缝易出现白口；（3）由于工艺要求采用大电流、连续焊接，对于薄壁件缺陷的焊补有一定困难。灰铸铁异质（非铸铁型）焊缝的电弧冷焊 三.铜基焊条手弧焊 （1）铜芯铁粉焊条（铸 607） （2）铜芯铁皮焊条（铸 616） （3）低碳钢焊条外缠铜皮 （4）束装铜钢焊条 （5）奥氏体钢-铜焊条 四、铸铁
5、焊接中存在的问题； 众所周知，铸铁焊接时，焊接接头裂纹是易出现的一种缺陷。产生的裂纹使焊接结构受力情况变差，甚至引起破坏。因此，研究铸铁焊接裂纹具有重要意义。 （1）焊接过程的控制：在焊接中，既有化学，也有物理冶金问题，是焊缝金属形成过程中的必然伴随过程，往往会使焊缝的化学成分和组织同母材有相当的差别，而冷却速度则要靠工艺来实现。焊接铸铁的材料采用同质或异质材料，焊缝也由此成为同质或异质焊缝。在焊接时要从冶金方面防止白口和裂纹的产生。对不同的焊材有不同的方法。对同质材料，焊接过程相当于对铸铁重新加热冷却，因冷却速度很快，极易产生白口组织。 （2）灰口铸铁在化学成分上的特点：碳高及硫、磷杂质高，
6、这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷裂纹敏感性；在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性。这二方面的特点。结合焊接过程具有冷速度快及因焊件受热不均匀而形成受焊接应力较大的特殊性，决定了铸铁的焊接性不良。 五、铸铁型焊缝冷裂纹产生机理 用同质焊条电弧冷焊灰铸铁时，铸铁型焊缝可能出现冷裂纹，经测定裂纹产生的温度一般在 400以下，并常伴随较响的脆性断裂声音。焊缝较长或焊补刚度较大的铸件时常出现这种裂纹。由于电弧冷焊时工件局部受热，在焊缝冷却过程中会承受很大的焊接拉应力，随着焊缝金属温度的下降，拉应力逐渐增大。 焊缝为灰铸铁时，由于石墨呈片状存在，不仅减少了焊缝的有效工作截面，而且片状石墨割
7、裂了基体组织，石墨边缘的基体金属处于严重的应力集中状态。这使得灰铸铁焊缝强度低，塑性差，不容易产生塑性变形。因此，当焊接应力超过焊缝金属抗拉强度时，沿补焊区的薄弱处就会突然断裂，产生焊缝冷裂纹。有人称这种裂纹为热应力裂纹。 灰口铸铁连接管件采用平焊焊条电弧焊方法，首先将铸铁件进行表面缺陷沟槽锈杂物角向磨光机或钢丝刷进行清理至露出金属光泽，焊前用氧乙炔焰对修补部位进行局部位置预热到 600700（暗红色） ，焊接时测温表对预热温度进行控制，然后进行焊补，采用低碳钢焊条外缠铜皮（丝）在缺陷部位断弧焊接焊接。焊前预热焊后并进行保温。 六、焊接性分析及焊条的选择 灰口铸铁含碳量及硫、磷杂质比较高这就增
8、大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷裂纹敏感性；在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性。焊接过程具有冷速度快及因焊件受热不均匀而形成受焊接应力较大的特殊性，决定了铸铁的焊接性不良，为解决这个问题焊前采用预热手段温度过高焊后产生裂纹倾向越大，预热温度过低熔化铁水融合性能差，不易融合在一起因此温度 600700为适宜。 七、焊条的选择 灰口铸铁含碳量高应选用低碳钢焊条： 焊条型号 E4303、焊条牌号 J422 药皮酸性焊条，低碳钢 J422 焊条外缠紫铜皮（丝） 。 八、焊接工艺参数 （1）焊接检验 焊接缓冷后焊补突出部分，进行平面打磨检验确认无裂纹、咬边、未熔合、凹陷等焊接缺陷。 （2）检
9、验组对密封 水压试验硬度密封达到条件，经检查无渗漏，2#深井泵在用，试验结果证明焊条外缠铜皮（丝）选择合理。 九、结论 通过采用上述焊接工艺，林源深井泵同心异径连接法兰缺陷得以成功修复，目前深井泵已连续运行 3 年，法兰缺陷部位密封良好，可满足生产使用需求。采取同样的焊接措施，好多次修复罗茨泵泵体裂纹、污油齿轮泵泵体开裂等各类抢修设备故障，达到了节能增效，减少费用的维修宗旨。 参考文献 1 史美堂.金属材料及热处理.上海：上海科学技术出版社，1984.171185. 2 周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性.第二版.北京：机械工业出版社，1988.381395. 3 张远温.铸铁补焊基础知识北京：中国农业机械出版社，1983.6475. 4 周振丰，竺元洪，王建文.含钙焊条的试制研究J.焊接，1970， （2）：2833. 5 刘云龙，焊工技师手册北京机械工业出版社，1998.843946.
