42CrMo钢与16Mn钢焊接工艺研究

第3l卷第o2期 2010年 02月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery V01．31NO．O2 Feb．2010 42CrMo钢与 16Mn钢焊接工艺研究 张金库。张伟强，王大伟．陈志超 (三一重型装备有限公司 ，沈阳 110027) 摘 要：针对悬臂式掘进机截割减速机泄油嘴环焊缝焊接后出现漏油现象．通过材质的焊接 性能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、焊接工艺比较、实际工作情况验证，选择出合理有效的焊接工艺方法和工艺参数．降低 了焊缝的冷裂纹敏感性．获得性能优良的焊接接头 关键词：泄油嘴：焊接工艺：冷裂纹 中图分类号：TH164 文献标志码 ：B 文章编号：1003—0794(2010)02—0102—03 Studies on W elding Process of 42CrMo Steel and 1 6Mn Steel ZHANG J~n-ku，ZHANG Wei-qiang。WANG Da-wei。CHEN Zhi-ehao (Say Heavy Equipment Co．，Ltd．，Shenyang 1 10027，China) Abstract：Aiming at the welding line of the cutting reducer of cantalever madheader leak oil er welding，analyzing welding property of material，comparing welding procedure， obtain autoptic going， select right welding procedure and welding parameter，lower the sensitivity of the cold crack and good capability of welded joint was obtained． Key worda：oil drain outlet；welding procedure；cold crack 0 前言 嘴环焊缝频繁出现漏油现象．尽管采用多种普通焊 悬臂式掘进机在工作状态下，截割减速机泄油 接方法进行修补，仍然未能解决漏油问题。工艺人 表2 5种类型角接接头应力值及几何参数对比 通过对 5种类型角接接头的比较发现 ．单面角 表 3 5种类型角接接头几何参数对 比 名 称 单面角焊 角焊 双面角焊 V形焊 焊缝图例 焊喉长度／hlrIl 截面面积钿m 控制变形 装配难度 焊接成本 13 O．1oo 5 不易 难 低 l3 O．1oo 5 不易 易 低 20 24 0．146 7 0．179 容易 不易 易 易 高 高 焊、角焊适合用于联接焊缝，V形焊、单边V形焊加 角焊适合用于承载焊缝．双面角焊既适合于联接焊 缝也适合用于承载焊缝。 3 结语 支架 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中对焊缝的质量 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 、焊缝尺寸的大 小、焊缝位置、板的厚薄、结构件的几何尺寸、施工 条件等，决定了选择焊接接头的多样性。合理的焊 接接头设计与选择不仅能保证焊缝和结构件的强 度．还可以简化生产工艺。节约制造成本。因此，设 计和选择焊接接头时应考虑焊接接头形式尽量简 单．且最大应力尽量不设在焊缝上。 参考文献 ： [1]陈奎昌，高景荣．T型接头组合焊缝及角焊缝焊脚 K的选取[J]． CHINA THREE GORGES CONSTRUCTION，2002(11)：44--45． [2]唐伟，史耀武．裂纹深度和强度组配对焊接接头断裂性能的影响 [J]．焊接学报，1995，16(1)：50-60． [3]Umekuni A．Masubuchi K．Usefulness of undermatched welds for high-strength steels[J]．Welding Journal,1997,76(7)：256--263． 作者简介：刘新华(1976一)，内蒙古察右中旗人，主要从事液压 支架的设计研究工作，电话：010—84262990，电子信箱：cefilxh@163． 责任编辑 ：于秀文 收稿 日期 ：2009—08—13 9 踢睢低 裼难低 第31卷第02期 42CrMo钢与 16Mn钢焊接工艺研究——张金库，等 Vo1．31No．02 员通过对实际情况了解 、焊接工艺性研究、一系列 焊接工艺性试验．最终采用了奥氏体焊缝组织抗冷 裂的焊接工艺方法．成功地解决 了焊缝漏油问题。 1 截割减速机泄油嘴焊接性分析 1．1 材质化学成分对焊接性影响分析 截割减速机泄油嘴部分 南接头和底座焊接而 成 ．其中接头的材质为 l6Mn合金钢 ，底座的材质为 42CrMo合金钢 因此 ．减速机泄油嘴环焊缝焊接属 于异种材料焊接 ，_T艺焊接性分析如下： 42C：rMo属于中碳调质钢．16Mn为低碳合金钢， 根据国际焊接学会所推荐的碳当量 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 得 w(C)eq，Ⅱ =[w(C)+l／6w(Mn)+l／5w(Cr)+1／5w(Mo)+ 1／5w(V)+1／15w(Cu)+l／15w(Ni)1(％) (1) 当碳当量大于 0．45％时材料的淬硬倾向明显 由式(1)计算得出42CrM0的碳当量在0．67％～ 0．87％．这说明 42CrMo的冷裂敏感性很高 ．焊接性 较差 ．而 16Mn的碳当量在 0．32％ 0．35％．焊接性能 良好 这与现场漏 油区域全部发生在焊接接头的 42CrMo侧热影响区附近的情况相吻合．因此下面主 要针对 42CrMo的焊接性进行分析 1．2 42CrMo焊接过程 中产生的主要缺陷分析 (1)焊接热影响区的脆化和软化 42CrMo由于 含碳量高 、合金元素含量 多，有相 当大的淬硬性 ，因 而在容易造成焊接热影响区的过热 区内容易产生 脆化倾向．增大了焊缝及热影响区产生热裂纹的可 能性。 (2)产生冷裂纹 42CrM0焊后快速冷却时 ．从 奥氏体转变为马氏体的起始温度 点较高．一般在 300 cc以上。焊后热影响区很容易产生硬度很高的 马氏体．．随着焊后温度的降低焊缝金属组织中奥氏 体发生转变，氢因溶解度降低而向热影响区扩散． 而热影响区因为生成 了溶氢能力极差 的马氏体拒 绝氢原子的扩散导致氢在热影响区聚集成 “富氢” 带 ，很容易产生氢致冷裂纹 (3)焊接拉应力 由于截割减速机壳体钢板的 厚度较大 ，焊接时拘束度较大 ，焊接时会产生较大 的焊接拉应力 南此可见，截割减速机泄油嘴的焊接性较差． 在焊接过程中易产生冷裂纹等焊接缺陷 ．所以在选 择焊接 艺方法时要 对此特性进行分析研究 2 焊接工艺方法的分析 2．1 前期采用焊接工艺方法介绍 由于在截割减速机泄油嘴的焊接过程中同时 存在上述 3种产生冷裂纹的冈素 因此先后采取 2 种补焊： 岂方法： (1)工艺方法 1 采用手工电弧焊，焊材选用 J506(E5016)低氢焊条．焊接工艺参数见表 1。 表 1 手工电弧焊焊接工艺参数 焊条烘干 250～300~C．1 h，保温 1 h，焊前对焊 接区 100～15 mtTl内采取预热 100～150℃．焊后保 温 焊接5条环焊缝 焊接后发现有2条焊缝仍然 产生焊接裂纹 对裂纹处进行破坏试验 ，用放大镜 观察断15I发现局部有白色氢元素聚集带 手工电弧 焊方法热输入量小可减少焊接应力，但冷却时间 短．不利于氢的扩散逸出．最终产生氢致裂纹。 (2)]．艺方法 2 采用(80％C0 +20％Ar)混合气 体保护焊，焊丝采用锦泰 JM一58(ER50一G)，焊丝直 径 西1．2，焊接工艺参数见表 2。 表 2 气体保护焊焊接工艺参数 焊前对焊接 区100～150 mm内采取预热 100 150℃．焊后保温 、焊接后采用着色检验没有发现表 面裂纹。当装到掘进机上 7 d后发现有 3处焊接区 出现漏油现象 气体保护焊在冶金方面对于油、锈敏 感性较低，焊缝金属扩散氢只有(0．14 10)mL／100 g， 有效地抑制了氢致裂纹的产生 ．但是气体保护焊热 输入量大，熔合比大 ．导致了较大的焊接内应力 在 ：作过程中受到外力作用使内应力超过材料强度 而导致 了裂纹的产生 实践证 明以上 2种焊接工 艺方法都不能避免 截割减速机泄油嘴环焊缝的漏油现象 2．2 焊接工艺方法的分析 焊前预热可以减慢焊缝及热影响区的冷却速 度 ．有利于避免产生淬火组织 ．有助于焊接区氢的 逸出 ，防止产生焊接裂纹 需采用 的最低预热温度 与被焊钢材的碳以及合金的含量、焊后的热处理条 件有关。上述 2种焊接方法的焊前预热温度较低 ． 由于42CrM0从奥氏体转变为马氏体的起始温度 点较高．一般在300℃以上．理想的预热温度应比冷 却时马氏体开始转变的温度( )高20℃，但如果温 度太高会损坏泄油嘴附近的橡胶密封环．这在一定 程度上制约了预热温度的提高 另外此时进行焊接 修补的环境非常差 ．很难将焊接 区域的冷却油清理 干净，如果仍然采用上述 2种焊接方法进行修补很 难避免焊接裂纹的产生．因为尽管采用低氢焊条和 (80％CO +20％Ar)混合气体保护焊．也只能控制焊 接材料的含氢量．在高温时近焊缝区金属会因为焊 ：兰 ： ： 2CrMo钢与16Mn钢焊接工艺研究——张金库，等 第31卷第02期 接区域存在冷却油等杂质的影响而吸收大量的氢． 在焊后的焊缝冷却过程中，氢不能全部逸出．会残 留在焊缝金属中．再加上焊缝区淬硬组织的影响将 很容易产生焊接冷裂纹 这就要求必须选择一种合理的焊接工艺方法． 获得的焊缝组织要有好的韧性．同时对氢致裂纹不 敏感，并且焊前对焊接区的预热温度不能太高。 经过研究。认为只有采用奥氏体焊缝组织才能 获得好的塑性和韧性焊缝组织，能使焊接变形集中 在焊缝金属上，减少近缝区所承受的应力．同时焊 缝为纯奥氏体可溶解更多的氢．避免了焊缝中的氢 向熔合区扩散．从而减轻对氢致裂纹的敏感性 为 了降低焊前对焊接区的预热温度．最好选择冷焊焊 条 ，如选用 A502(E1—16—25MoN一16)或 A507(E1— 16—25MoN一15)奥氏体铬镍不锈钢焊条。为了得到 纯奥氏体焊缝组织．在工艺上必须保证焊缝区的化 学成分．主要保证靠近母材的区域有足够的镍元素 的含量和降低焊缝金属的含碳量 3 正确焊接工艺方法的选择 经过分析研究，决定采用以下焊接工艺方法： (1)利用碳弧气刨彻底清除焊接裂纹 ，并用角 磨打磨。彻底清除焊接区的油污、水、锈等杂质。 (2)焊前将焊接区100 mm内预热 100～150 。 (3)采用奥氏体不锈钢焊条A502，焊前烘干 l5 2o0 ，l h。 (4)焊条直径 3．2。采用直流电源，焊接工艺参 数见表 l。焊接时尽量降低熔合比。单道焊，不要做 横向摆动 (5)焊后立即采用石棉被保温处理。 如果焊后不进行热处理极易产生冷裂纹。对于 材质淬火倾向大的焊件．焊后进行保温、缓冷处理 有利于弥补焊前预热温度不足以及层 问温度低所 造成 的不利影响 ．是保证焊接质量 的重要工艺措 施。 (6)检验。为了确保焊接的可靠性，进行了 100％ 磁粉探伤，未发现焊缝表面有裂纹、气孔等缺陷；采用 级要求 选用此种焊接工艺方法 ．既有效控制 了焊接区 域杂质对焊缝的影响，又可以选用比较低的预热温 度，并且得到了纯奥氏体的焊缝组织 ，避免了焊缝 中的氢向熔合区扩散。奥氏体焊缝中可溶解大量的 氢而不容易产生冷裂纹．从而减轻对氢致裂纹的敏 感性。奥氏体柱状晶的晶界是氢的扩散良好 “通 道”．焊缝中大量的氢沿奥氏体和马氏体晶界通道 向熔合线附近扩散。在奥氏体和马氏体的异相界面 附近，氢的扩散受阻，聚集形成富氢区。富氢区宽度 沿异相界面分布不均匀 ．不一定全在马氏体层上。 但由于奥氏体不锈钢焊条 A502或 A507的价 格较高 ．此种焊接工艺方法仅局限于类似条件下进 行补焊 ．在不受预热条件和焊后消氢处理条件限制 的情况下 ．不建议采用。 4 结语 在冬季气温较低又不允许采取较高的预热温 度的情况下，同时焊缝区附近油污。锈蚀等杂质无 法清理干净 的情况下 ．采用上述焊接工艺方法即选 用奥 氏体不锈钢焊条 A502或 A507及相应的焊前 处理及焊接工艺参数 ．可以获得较好 的焊接质量 ， EBZ200H硬岩悬臂式掘进机截割减速机泄油嘴经 过 240 d多的井下服役 ．没有在焊缝处发现漏油现 象 。 参考文献： [1]王晋生，王玉梅．45钢与42CrMo合金钢焊接工艺【J]．大型铸锻 件 ．2008(4)：1-2． [2]田香菊，李祝群，郑建军，等．42CrMo钢齿轮轴开裂原因分析[J]．太 原重型机械学院学报．2005(1)：13—15． [3]常开地，顾家琳，方鸿生，等．贝氏体，马氏体复相高强钢中的氢陷阱 [j]．金属热处理 ，2003(3)：20--23． [4]宁志敏．异种钢焊缝中熔合区裂纹的防止 [J]．焊接技术，2000 (4)：14—16． [5]秦伯雄，张文铖，陈邦固．焊接区氢的微观分布及其逸出动态过 程的研究(之二)[C]．哈尔滨 ：第五届全国焊接学术会议论文选 集(第二集)，1986． 作者简介：张金库(1962一)，辽宁沈阳人，高级工程师，毕业于吉 林工业大学焊接专业．现从事焊接工艺研究，电话：024—31808287，电 子信箱：zhangjk@sany．COrn．cn． X射线 100％探伤，焊缝达到 JB 46302 94标准的Ⅱ 责任编辑：于秀文 收稿日期：2009—08—19 j 坐 坐 } ‘坐 坐 Ik —t lk 业 业 业 业 } } j 业 妇 }业 j-}业 盥 业 监测监控技术在矿井生产调度中的应用 兖州矿业(集团)有限公司所属 8对矿井均安装了安全监控系统，可监测到煤仓的煤位、水仓水位、压风机风压及各种机电设备开停 等。 ①通过监测煤仓煤位和带式输送机开停更好指挥调度采掘情况。济宁二号煤矿主井煤仓配煤输送带发生机电事故时，通过煤仓煤位 历史曲线和配煤输送带开停历史记录．可清楚看到在煤仓灌煤时煤位变化。显示逐渐满仓，输送带直到满仓后才被迫停机。从仓位变化曲 线和输送带开停时间分析可能有两个原因：输送带司机责任意识不强或输送带保护不起作用。②通过监测压风机风压及开停状况更好调 度井下供风情况 矿井压风机均实现开停状态监测，同时监测总管路的压力。调度员通过微机查看各压风机开停状况及总风压值来决定如 何处理．可增开压风机，也可安排人员查找管路漏风及阀门情况，避免调度指挥盲目性和被动性。③通过监测各水仓水位及时调度排水。矿 井各重要水仓均安设水位传感器及水泵开停传感器，通过监测分站和监测线路传到地面监测主机，再通过矿局域网传到调度台。调度员通 过联网微机能清楚看到井下各水仓水位及水泵开停 ，根据水仓水位调度排水，同时通过查看水位及水泵历史记录分析变化趋势，出现排水 事故时可作为分析依据 (军剑峰) 一 l04—