電磁攪拌器內(nèi)筒包板焊接裂紋的預(yù)防

王洪

摘 要：本文簡要介紹了電磁攪拌器內(nèi)筒包板的焊縫結(jié)構(gòu)形式與工作條件，對304與310不銹鋼的焊接性進(jìn)行了分析，著重指出了產(chǎn)品防止裂紋的焊接工藝措施以及取得的效果。

關(guān)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(huán)境非常惡劣，長期處在高溫狀態(tài)下工作，有的產(chǎn)品在使用不到一年后就出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命，甚至報廢。據(jù)調(diào)查，國內(nèi)很多電磁攪拌器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品雖然價格比國外產(chǎn)品便宜，但產(chǎn)品質(zhì)量也存在一些問題，主要是殼體出現(xiàn)焊縫開裂，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水泄漏，發(fā)生短路現(xiàn)象。本人近幾年在岳陽市周邊企業(yè)指導(dǎo)電磁鐵廠焊工的培訓(xùn)過程中，常遇到電磁攪拌器產(chǎn)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(dāng)會造成裂紋，影響產(chǎn)品使用壽命。

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(huán)形鐵芯銅管繞組水內(nèi)冷式攪拌器的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)。

筒體焊縫結(jié)構(gòu)主要由搭接接頭組成，個別地方還有十字接頭，裂紋產(chǎn)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(zhì)為304不銹鋼，內(nèi)、外筒體板材質(zhì)為310不銹鋼。產(chǎn)品使用時在內(nèi)、外筒夾板間通循環(huán)水進(jìn)行冷卻，以降低高溫狀態(tài)下的鋼坯對線圈的燒損。

該產(chǎn)品的工作壓力為8kgf/cm，交工前按設(shè)計要求進(jìn)行了12 kgf/cm的水壓試驗且無滲漏現(xiàn)象。但由于工作環(huán)境非常惡劣，又處在500℃～600℃高溫下工作，有的產(chǎn)品在使用1～3個月后，出現(xiàn)了圖中部位的開裂現(xiàn)象。每年由焊縫開裂所造成的維修成本很高，給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

通過對返修產(chǎn)品的裂紋檢查和現(xiàn)場施工情況分析，產(chǎn)生裂紋的主要原因首先是下料尺寸不夠準(zhǔn)確、間隙過寬、強(qiáng)行裝配，其次是焊接時電流過大、施焊順序不合理，導(dǎo)致產(chǎn)生了較大的焊接殘余應(yīng)力和變形，引起裂紋的產(chǎn)生。

二、焊接性分析

（1）力學(xué)性能：304和310不銹鋼的力學(xué)性能如下表所示。

（3）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(shù)在0～649℃時相差很小，熱導(dǎo)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(jìn)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(dāng)，可能會產(chǎn)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(qū)和焊接變形小，焊縫成形美觀，結(jié)合該產(chǎn)品的板厚和結(jié)構(gòu)情況，采用鎢板氬弧焊更能保證焊縫的質(zhì)量。

（2）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(chǎn)生，焊絲中的主要成份Cr、Ni含量應(yīng)不低于母材金屬含量的最高值。因此應(yīng)選用和310不銹鋼等成分的ER310焊絲。

（3）焊接工藝參數(shù)：奧氏體不銹鋼焊接如果工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，特別是焊接熱輸入過大時會產(chǎn)生晶間腐蝕和熱裂紋。焊接工藝參數(shù)見下表。

四、焊接工藝措施

通過對該電磁攪拌器內(nèi)筒包板焊接裂紋的分析以及現(xiàn)場施工過程中所發(fā)現(xiàn)的一些問題，主要措施有以下幾個方面。

（1）裝配：嚴(yán)格按圖紙要求下料，不得強(qiáng)行裝配，有的焊縫間隙過大，強(qiáng)行裝配后焊接應(yīng)力和焊接變形大，增加了產(chǎn)生裂紋的傾向。特別是返修焊縫，強(qiáng)行裝配后極易產(chǎn)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(qū)停留時間短，有利于防止晶間腐蝕;熱輸入小，焊接應(yīng)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(chǎn)品主要由搭接焊縫和十字焊縫組成，焊縫形狀不規(guī)則。焊接時應(yīng)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(chǎn)生過大的焊接殘余應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

五、注意事項

施工過程中要嚴(yán)格按圖紙設(shè)計要求進(jìn)行裝配和焊接，且焊縫尺寸要滿足圖紙設(shè)計要求;另外，提高焊工的質(zhì)量責(zé)任意識，有的焊工為了提高效率而忽略了質(zhì)量要求。

六、結(jié)論

通過我對該公司技術(shù)指導(dǎo)及近一年的質(zhì)量跟蹤后，裂紋發(fā)生率明顯下降，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高，產(chǎn)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(yè)節(jié)約資金約1萬多元。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅霞，杜永勝.不同電磁攪拌器內(nèi)電磁力的有限元數(shù)值計算[J].鑄造設(shè)備與工藝，2011（03）：35-37.