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1、(10)申请公布号 CN 102825367 A(43)申请公布日 2012.12.19CN102825367A*CN102825367A*(21)申请号 201210348911.4(22)申请日 2012.09.19B23K 9/16(2006.01)B23K 9/235(2006.01)B23K 33/00(2006.01)(71)申请人常熟天地煤机装备有限公司地址 215500 江苏省苏州市常熟市高新技术产业园嘉兴路18号(72)发明人戴建平 袁岳东 李建波 陈烜(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人柏尚春(54) 发明名称一种延长高强度金属壳体使用寿。
2、命的焊接方法(57) 摘要本发明公开了一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，采用高强度耐磨钢CrNiMo作为焊接基材，所述焊接方法包括：焊接前准备、点固焊、焊件预热、焊接施工、打磨和无损检测。本发明适用于低、中碳合金高强度钢的大型件焊接，其焊接生产率高、抗裂性能好，焊接变形小，而且本发明选材合理，强度较高，焊接电流控制在一定范围，减少裂纹缺陷的发生机率，本发明中焊后进行了消氢处理，确保焊接接头中残余氢及扩散时逸出，减少延迟裂纹的产生。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页1/2页21.一种延。
3、长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，所述高强度金属壳体采用高强度耐磨钢CrNiMo作为焊接基材焊接为金属壳体，其特征在于：所述一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法包括以下工序：第一道工序，焊接前准备：采用热切割方法将焊接基材的焊接端切割成单边V型坡口焊件，具体为首先进行垂直平行切割，再对正、反坡口加工；焊接前仔细清除焊丝及焊件表面的油污、锈蚀及水渍，减少焊缝中含氢量，检查CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量情况，焊条使用前利用放烘箱烘干，拿出后放入保温桶，带到施工现场；第二道工序，点固焊：焊前对母材局部加热，焊接板材时用焊丝将板材点焊固定在母材上，每隔一定距离点焊一个位置，对称物件从中央向首尾。
4、方向点焊，并左右方向对称点焊；第三道工序，焊件预热：对第二道步工序件进行时长为30分钟的恒温预热，预热温度范围在300到400之间；第四道工序，焊接施工：对第三道工序件采用手工CO2气体保护焊沿焊缝中部向两头行走，先焊里口后焊外口，焊接方向由中间向两边施焊，当遇到纵横交叉的焊缝，先焊端焊缝后焊边焊缝，当焊件长度超过一米时，采用分中对称焊或逐步退焊法；当焊件上平角焊和立角焊同时存在时，应先焊立角焊后焊平角焊，先焊短焊缝后焊长焊缝；每焊完一道将焊渣清理干净，并检查焊缝中有无气孔、裂纹，有气孔、裂纹时，将其彻底清除后，再继续焊接下一道焊缝，焊接结束前进行收弧操作；第五道工序，打磨：焊接完成后，用角磨。
5、机对焊缝边缘及周边基体进行圆滑过渡打磨，去除焊接过程中产生的焊丝药皮飞溅物，并将相邻表面修磨光滑；第六道工序，消氢处理和热处理：焊接完成之后，首先将第五道工序件置于300-400的温度环境下，时间范围为2-6h，进行消氢，然后将工件放置于恒定温度为500-600的环境里，时间范围为4-6h，进行热处理，最后缓慢冷却；第七道工序，无损检测：对第六道工序件的焊缝进行着色或磁粉探伤检验，焊缝经探伤检验如果发现缺陷，则对缺陷部位进行修补，采用手工焊对缺陷部位进行修补，用碳弧气刨对缺陷部位批槽，形状为中间缺陷部位较深，两端渐浅逐渐向内表面过渡，然后用砂轮机打磨除去坡口处的碳化物，经着色或磁粉探伤检查确认。
6、无缺陷后，再按上述工艺进行补焊，焊接完毕。2.根据权利要求1所述的一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，其特征在于：所述单边V型坡口焊件的坡口角度的允差为5，钝边高2mm。3.根据权利要求1所述的一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，其特征在于：所述焊接施工过程中使用CO2保护气，所述CO2保护气中CO2和Ar的体积比为4：1。4.根据权利要求1所述的一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，其特征在权 利 要 求 书CN 102825367 A2/2页3于：采用焊丝进行焊接的时候，采用焊丝CHT711药芯焊丝。权 利 要 求 书CN 102825367 A1/5页4一种延长高强度金属。
7、壳体使用寿命的焊接方法技术领域0001 本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法。背景技术0002 随着国内综合采煤机械化水平的不断提高，对大功率采煤机的可靠性要求也越来越高，尤其是对采煤机箱体和摇臂壳体的材料及其力学性能提出了新的要求。然而现有大功率壳体类（摇臂）所使用的大多是ZG25MnNi、ZG270-500普通强度钢，这两种材料的综合机械性能虽然比较好，但它们正火的硬度都比较低，强度也不高，在现行的高强度采煤和恶劣的工况条件越来越显得不相适应，尤其是壳体焊接部位在使用不久后容易出现裂纹、漏水、漏油现象，严重的壳体（摇臂）部位甚至发生变形、耳部扭脱等质量问题。
8、，使采煤机壳体使用寿命大大缩短。0003 并且以往使用的焊接工艺参数不佳，焊材强度不够，焊接电流偏大等原因，常引起焊缝裂纹、夹渣、咬边等缺陷。0004 针对以上情况，申请人对高强度耐磨钢铸钢CrNiMo的性能进行研究，通过理论与实践相结合，对铸钢CrNiMo试验材料进行系统的工艺试验，确定了铸钢CrNiMo是适合当前壳体类零件使用的材料，并研究出一套较为完善的热处理方案及焊接工艺，使其得到的各项性能指标能较好满足大功率煤机壳体用材料的使用条件。发明内容0005 发明目的：针对现有技术的不足，我们经过长期的实践探索，发明了一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法。0006 技术方案：为了实现上述。
9、发明目的，本发明所采用的技术方案为：一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，采用高强度耐磨钢CrNiMo作为焊接基材，所述焊接方法包括以下七道工序：0007 第一道工序，焊接前准备：0008 采用热切割方法将焊接基材的焊接端切割成单边V型坡口焊件，具体为首先进行垂直平行切割，再对正、反坡口加工，所述单边V型坡口焊件的坡口角度的允差为5，钝边高2mm；0009 焊接前仔细清除焊丝及焊件表面的油污、锈蚀及水渍，减少焊缝中含氢量，检查CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量情况，焊条使用前利用放烘箱烘干，拿出后放入保温桶，带到施工现场。0010 第二道工序，点固焊：0011 焊前对母材局部加热，焊接板材时。
10、用焊丝将板材点焊固定在母材上，每隔一定距离点焊一个位置，对称物件从中央向首尾方向点焊，并左右方向对称点焊。0012 第三道工序，焊件预热：说 明 书CN 102825367 A2/5页50013 对第二道步工序件进行时长为30分钟的恒温预热，预热温度范围在300到400之间。0014 第四道工序，焊接施工：0015 对第三道工序件采用手工CO2气体保护焊沿焊缝中部向两头行走，先焊里口后焊外口，焊接方向由中间向两边施焊，当遇到纵横交叉的焊缝，先焊端焊缝后焊边焊缝，当焊件长度超过一米时，采用分中对称焊或逐步退焊法；当焊件上平角焊和立角焊同时存在时，应先焊立角焊后焊平角焊，先焊短焊缝后焊长焊缝。如果。
11、是采用焊丝进行焊接的时候，采用焊丝CHT711药芯焊丝。0016 焊接施工过程中使用CO2保护气，所述CO2保护气由80的CO2和20的Ar混合而成。每焊完一道将焊渣清理干净，并检查焊缝中有无气孔、裂纹，有气孔、裂纹时，将其彻底清除后，再继续焊接下一道焊缝，焊接结束前进行收弧操作。0017 第五道工序，打磨：0018 焊接完成后，用角磨机对焊缝边缘及周边基体进行圆滑过渡打磨，去除焊接过程中产生的焊丝药皮飞溅物，并将相邻表面修磨光滑。0019 第六道工序，消氢处理和热处理：0020 冷裂纹是焊接高强度钢的主要问题，在高强度钢焊接裂纹缺陷形成中热裂纹一般仅占10%，而冷裂纹占到了90%。引起冷裂纹。
12、的主要原因是材料的淬硬组织和含氢量，所以要进行消氢处理和热处理。0021 焊接完成之后，焊缝的温度还处于100以上，为了加速焊接接头中氢的逸出，防止冷裂纹产生，对于高强度钢尤为重要首先将第五道工序件置于300-400的温度环境下，时间范围为2-6h，进行消氢；然后将工件放置于恒定温度为500-600的环境里，时间范围为4-6h，进行热处理，最后进行缓慢冷却。0022 第七道工序，无损检测：0023 对第六道工序件的焊缝进行着色或磁粉探伤检验，焊缝经探伤检验如果发现缺陷，则对缺陷部位进行修补，采用手工焊对缺陷部位进行修补，用碳弧气刨对缺陷部位批槽，形状为中间缺陷部位较深，两端渐浅逐渐向内表面过渡。
13、，然后用砂轮机打磨除去坡口处的碳化物，经着色或磁粉探伤检查确认无缺陷后，再按上述工艺进行补焊，焊接完毕。0024 有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果是：0025 1、本发明适用于低、中碳合金高强度钢的大型件焊接，其焊接生产率高、抗裂性能好，焊接变形小；0026 2、本发明选材合理，强度较高，焊接电流控制在一定范围，减少裂纹缺陷的发生机率；0027 3、本发明中焊后进行了消氢处理，确保焊接接头中残余氢及扩散时逸出，减少延迟裂纹的产生；0028 4、从实施的角度看，本发明工艺过程设计合理，操作方便可行。具体实施方式0029 下面通过一个最佳实施例，对本技术方案进行详细说明，但是本发明的保护。
14、范围不局限于所述实施例。说 明 书CN 102825367 A3/5页60030 一种延长高强度金属壳体使用寿命的焊接方法，所述高强度金属壳体采用高强度耐磨钢CrNiMo作为焊接基材焊接为金属壳体，焊接施工流程如下：0031 焊前准备点固焊预热施焊打磨消氢处理及热处理无损检测。焊接工艺参数选用：0032 1、焊材：本发明考虑到高强度CrNiMo钢的冷裂纹倾向较大，为了获得更多的韧性储备以获得更好的抗冲击、抗裂纹性，我们选用焊丝CHT711药芯焊丝，其熔敷效率高,全位置焊接工艺性能佳,亦可立向下焊。0033 熔敷金属化学成分如表1-1所示。0034 表1-1：0035 牌号 C Mn Si S 。
15、P标准值 0.10 1.75 0.75 0.03 0.03典型值 0.06 1.40 0.40 0.010 0.0170036 熔敷金属机械性能如表1-2所示。0037 表1-2：0038 0039 2、焊接电流：焊接试验过程中焊接电流通常选用在260-300A左右，由于焊接电流过大导致焊接线能量过大，由此将产生以下两种不良后果：首先焊接线能量过大，使近缝区的过热倾向增加，晶粒长大，引起结晶裂纹；其次线能量太大，熔深太大，母材的碳元素进入焊缝过多，生成硬而脆的渗碳体，从而开裂。所以焊接电流不宜过大，通过试验，本发明选择电流范围在160-200A能够较好的控制结晶裂纹。0040 CHT711焊丝。
16、直径及参考电流如表2-1所示。0041 表2-1：说 明 书CN 102825367 A4/5页70042 0043 本发明实施例就以采煤机高强度摇臂壳体上水道盖板焊接设计为例，采用本发明的焊接工艺，不仅使得焊后水道水压试验效果大为改善，稳定性增加，也提高了采煤机产品质量，又节约了成本。0044 焊接参数：焊接材料CHT711药芯焊丝（1.2mm）；0045 焊接方法：手工CO2气体保护焊；0046 焊接电流：160-200A；0047 护板、盖板的材料：16Mn。0048 焊接步骤如下：0049 1、焊前准备：采用机械方法加工好单边V型坡口，对CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量情况作检查，将加。
17、工好坡口的水道板、按壳体外形位置预弯成型，水道孔及水道打磨清理干净。0050 2、点固焊：将壳体局部加温至300-350，将盖板按位置先点焊固定在壳体相应位置，每隔一定距离点焊一个位置，从中央向首尾方向焊，并左右方向对称焊好。0051 3、焊前预热：将点固好的壳体和水道盖板，进炉加温350-400，恒温半小时，现场选用红外测温仪进行温度控制。0052 4、施焊：用CHT711药芯焊丝，将点固好的壳体与水道盖板焊满，先焊里口后焊外口，焊接方向由中间向两边施焊，左右对称焊，堵头必须向下焊接，焊好的地方用石棉保温材料保护,当温度低于250时、再局部加温至350，继续焊接饱满，检查若有干涉处，则使用碳。
18、刨去除。0053 5、打磨：焊接完成后，用角磨机对焊缝边缘及周边基体进行圆滑过渡，去除焊接过程中产生的焊丝药皮飞溅物，并对相邻表面修磨光滑，使得焊缝连续、均匀、平整，没有裂纹、夹渣、气孔、毛刺和飞边等。0054 6、焊后的消氢处理和热处理：焊接完成之后，焊缝还处于100以上，为了加速焊接接头中氢的逸出，防止冷裂纹产生，将焊件置于300-400的环境下，时间为2-6h。0055 为了消除焊接残余应力，稳定结构的形状和尺寸，减少畸变，防止热应变时效脆化，以往常用温度为600-650的热处理，但是这样容易降低焊缝及整体的硬度，致使焊件说 明 书CN 102825367 A5/5页8的耐磨性能受损。经。
19、过试验，焊接后热处理温度在500-600，恒温4-6h，随炉冷却至常温，既可以达到较好的去应力效果，又不影响组织的其他性能。0056 7、焊后检验：操作者对焊接后质量进行自行检或接受检验员专检（在焊前、焊中同样要检查），焊后检验内容包括：实际施焊记录，焊接件的尺寸、焊缝外观及尺寸以及探伤检验裂纹等。0057 8、水压试验：对焊接好的管道进行水压试验，水压保持12MPa，时间为5-10min，若无漏水，焊缝质量完好，若有漏水，则对渗漏处及时补焊（补焊遵循步骤3和4），并再次按照步骤8试验至无漏水为并清理现场。0058 本发明方法除了适用上述实施例中高强度摇臂壳体上水道盖板焊接以外，还适用于其它高强度运作机械金属壳体或机械臂的焊接。说 明 书CN 102825367 A。