電磁攪拌器內筒包板焊接裂紋的預防

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　　摘 要：本文簡要介紹了電磁攪拌器內筒包板的焊縫結構形式與工作條件，對304與310不銹鋼的焊接性進行了分析，著重指出了產品防止裂紋的焊接工藝措施以及取得的效果。
　　關鍵詞：電磁攪拌器;裂紋;焊接工藝;效益
　　電磁攪拌器由于工作環境非常惡劣，長期處在高溫狀態下工作，有的產品在使用不到一年后就出現開裂現象，嚴重影響了產品的使用壽命，甚至報廢。據調查，國內很多電磁攪拌器生產廠家的產品雖然價格比國外產品便宜，但產品質量也存在一些問題，主要是殼體出現焊縫開裂，導致循環冷卻水泄漏，發生短路現象。本人近幾年在岳陽市周邊企業指導電磁鐵廠焊工的培訓過程中，常遇到電磁攪拌器產生裂紋的案例。電磁攪拌器殼體主要由304不銹鋼和310不銹鋼組成，如果焊接工藝或焊接材料選擇不當會造成裂紋，影響產品使用壽命。
　　一、產品結構缺陷部位及原因分析
　　電磁攪拌器的類型多種多樣，方圓坯凝固末端電磁攪拌器之一的環形鐵芯銅管繞組水內冷式攪拌器的內筒結構。
　　筒體焊縫結構主要由搭接接頭組成，個別地方還有十字接頭，裂紋產生部位主要集中在圖中十字焊縫和搭接焊縫處，焊縫接頭形式為搭接和十字接頭。其中隔柵條材質為304不銹鋼，內、外筒體板材質為310不銹鋼。產品使用時在內、外筒夾板間通循環水進行冷卻，以降低高溫狀態下的鋼坯對線圈的燒損。
　　該產品的工作壓力為8kgf/cm，交工前按設計要求進行了12 kgf/cm的水壓試驗且無滲漏現象。但由于工作環境非常惡劣，又處在500℃～600℃高溫下工作，有的產品在使用1～3個月后，出現了圖中部位的開裂現象。每年由焊縫開裂所造成的維修成本很高，給企業帶來了很大的經濟負擔。
　　通過對返修產品的裂紋檢查和現場施工情況分析，產生裂紋的主要原因首先是下料尺寸不夠準確、間隙過寬、強行裝配，其次是焊接時電流過大、施焊順序不合理，導致產生了較大的焊接殘余應力和變形，引起裂紋的產生。
　　二、焊接性分析
　?。?）力學性能：304和310不銹鋼的力學性能如下表所示。
　?。?）物理性能：304鋼和310鋼都屬于奧氏體不銹鋼，304鋼和310鋼的平均線膨脹系數在0～649℃時相差很小，熱導率在500℃時兩者相差也不大。
　　通過上述對比分析可知，這兩種鋼是能夠進行焊接的，焊接時一般不需要采取特殊的焊接工藝措施。但如果焊接材料和焊接工藝選擇不當，可能會產生晶間腐蝕和熱裂紋等問題。
　　三、焊接工藝
　　（1）焊接方法：奧氏體不銹鋼的焊接性較好，常用的焊接方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊。鎢板氬弧焊接熱影響區和焊接變形小，焊縫成形美觀，結合該產品的板厚和結構情況，采用鎢板氬弧焊更能保證焊縫的質量。
　?。?）焊接材料：310屬于耐熱、耐高溫不銹鋼，304屬于普通型不銹鋼，為了防止晶間腐蝕和熱裂紋的產生，焊絲中的主要成份Cr、Ni含量應不低于母材金屬含量的最高值。因此應選用和310不銹鋼等成分的ER310焊絲。
　　（3）焊接工藝參數：奧氏體不銹鋼焊接如果工藝參數選擇不當，特別是焊接熱輸入過大時會產生晶間腐蝕和熱裂紋。焊接工藝參數見下表。
　　四、焊接工藝措施
　　通過對該電磁攪拌器內筒包板焊接裂紋的分析以及現場施工過程中所發現的一些問題，主要措施有以下幾個方面。
　?。?）裝配：嚴格按圖紙要求下料，不得強行裝配，有的焊縫間隙過大，強行裝配后焊接應力和焊接變形大，增加了產生裂紋的傾向。特別是返修焊縫，強行裝配后極易產生裂紋傾向。
　　（2）焊接工藝：首先，采用小熱輸入，小電流快速焊。奧氏體不銹鋼焊接，為了防止晶間腐蝕和熱裂紋，減小焊接變形，宜采用小熱輸入、小電流短弧快速焊。小電流短弧快速焊，冷卻速度快，在敏化溫度區停留時間短，有利于防止晶間腐蝕;熱輸入小，焊接應力就小，有利于防止熱裂紋和焊接變形。其次，采用正確的焊接順序。該產品主要由搭接焊縫和十字焊縫組成，焊縫形狀不規則。焊接時應先焊收縮量大的焊縫和十字焊縫，盡可能采用對稱焊，對于長焊縫要采用分段焊和退焊，避免因焊接時產生過大的焊接殘余應力而導致裂紋的產生。
　　五、注意事項
　　施工過程中要嚴格按圖紙設計要求進行裝配和焊接，且焊縫尺寸要滿足圖紙設計要求;另外，提高焊工的質量責任意識，有的焊工為了提高效率而忽略了質量要求。
　　六、結論
　　通過我對該公司技術指導及近一年的質量跟蹤后，裂紋發生率明顯下降，產品質量顯著提高，產品返修周期由過去的3個月提升到將近一年時間左右，每臺攪拌器為企業節約資金約1萬多元。
　　參考文獻：
　　[1]張紅霞，杜永勝.不同電磁攪拌器內電磁力的有限元數值計算[J].鑄造設備與工藝，2011（03）：35-37.
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