烘干筒彈簧連接板開裂原因分析及處理

李江

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司港務原料總廠，安徽馬鞍山 243000）

烘干筒彈簧連接板開裂原因分析及處理

李江

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司港務原料總廠，安徽馬鞍山 243000）

分析3.8×35 m高效烘干筒12塊彈簧連接板根部出現不同程度開裂現象的原因，給出修復方案和焊接過程中的操作要領。

連接板；開裂；修復

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.28

1 問題

1臺3.8 m×35 m高效烘干混勻機投產使用1 a后，回轉彈簧連接板根部出現多道貫穿裂紋（裂紋位置見圖1），且裂紋呈現出不斷擴散的趨勢，設備存在安全隱患。

圖1 裂紋位置

2 檢測結果及原因分析

2.1 無損檢測

采用連續磁化法，對連接板開裂部位進行無損檢測（UT）。檢測12塊連接板后，共發現13處不同程度的裂紋，其中2塊連接板左右兩側均開裂，裂紋形貌見圖2。

圖2 裂紋形貌

2.2 原因分析

通過現場查看，對照圖紙分析制造安裝過程，從設計、制造、使用等方面入手[1]，判斷產生裂紋的主要原因。①焊接缺陷。連接板與筒體焊接工藝不合理，焊縫過長，連接板兩側焊縫超過倒角，造成開裂處應力集中。②長期超負荷運行。烘干筒自投產以來，基本是滿負荷運行，冬雨季甚至超負荷運行，作業強度高，連續作業時間長，導致連接板出現疲勞損傷。③連接板材料不符合要求。連接板材料為Q235，強度較低，不適合應用于有交變應力的回轉連接。連接板應選擇具有較高強度和綜合性能的低合金結構鋼。

3 解決方案

3.1 工藝流程

工藝流程：施工機具準備→烘干機停止使用→搭建腳手架→確認處理位置→打止裂孔→清除裂紋→UT探傷檢驗→安裝、焊接補強板→拆除腳手架→交工恢復生產。

3.2 施工步驟

（1）施工機具準備完畢后，將烘干混勻停機并轉動到施工位置，搭建操作平臺。

（2）將待處理區域污物清理干凈。

（3）由專業檢測公司采用無損檢測的方法，確認裂紋的具體位置。采用角向磨光機清理裂紋附近區域，打磨至露出金屬光澤。裂紋兩側各200 mm范圍內不得有油污、油漆、鐵銹、焊疤、氧化殼等雜物。

（4）由于裂紋的位置無法使用磁力鉆在裂紋兩端打止裂孔，使用碳弧氣刨在裂紋端部打止裂孔，打孔直徑10～14 mm，打孔位置由無損檢測確認裂紋端部的標記為準。

（5）裂紋清除采用碳弧氣刨方式，碳弧氣刨工藝參數：碳棒直徑8 mm，電弧長度1～3 mm，空氣壓力0.6～-0.8 MPa，電流400～ 500 A。清除后用角向磨光機，將氣刨過程產生的氧化物和碳化物打磨干凈。清除后的坡口形狀尺寸見圖3。

圖3 清根處理后的坡口形狀尺寸

如圖3所示，清除裂紋采用Φ8 mm碳棒，貫穿性裂紋需清除到根部并預留2～3 mm間隙以保證焊透，所有裂紋完全清理完畢后，再進行焊接。

3.3 焊接

（1）焊接工藝。①采用焊條電弧焊工藝。②焊接設備使用ZX7-400焊機。氣刨使用ZD5-1000多功能弧焊整流器。③主材為 A3，焊材采用 E4315焊條或 E4316焊條。焊材均需有質保書,焊前使用焊條烘干箱烘干，烘干溫度 350～400℃，保溫2 h，烘好的焊條放在 100℃的保溫筒內，隨用隨取。嚴禁使用受潮的焊條，焊條技術條件應符合現行國家標準的規定。④焊接工藝參數見表1。

表1 電弧焊焊接工藝參數

（2）技術要求。裂紋清理時要徹底，不得有殘留存在。焊接時，層與層之間的焊渣清除干凈，焊接過程中發現有熔合不好或其他缺陷時必須立即打磨清除干凈后再繼續施焊；返修焊接至平齊于母材即可。焊接速度根據焊縫與母材的熔合情況控制，焊接過程中采用風動扁鏟對每層焊道進行清渣及捶擊處理，以消除部分焊接應力。焊接完畢后，焊縫表面不得有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。

圖4 補強板

（3）安裝、焊接補強板。待裂紋補焊焊縫焊接完畢后，將高出母材的焊縫打磨至與母材平齊，然后安裝補強板，補強板安裝、焊接示意見圖4。補強板采用14 mm厚鋼板氣割下料加工而成。安裝時覆蓋于彈簧板，焊接時焊接補強板兩側搭接角焊縫，焊腳尺寸12 mm連續焊縫，補強板兩端面不焊。焊條采用E4316或 E4315焊條，工藝與處理裂紋焊縫相同。

（4）焊后表面清理。焊后將焊縫表面及周圍區域的所

有臨時支撐拆除，將焊疤、焊接飛濺物等用角向磨光機打磨干凈。

（5）焊后檢驗。外觀檢查：焊縫表面不允許有裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣等焊接缺陷的存在。內部檢測：內部檢測主要用于補焊裂紋焊縫的檢測（安裝補強板之前），焊縫進行100%超聲波探傷，檢查等級 B級，鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級（JB/T 4730—2005），缺陷評定等級≥Ⅰ級。

4 修復效果

經過加固后的連接板，使用效果較好，裂紋修復近1年，未發現新的裂紋產生，排除了設備運行中存在的安全隱患，確保設備安全運行。

［1］宓為建，劉園，沈一飛.大型港口機械結構穩定性與裂紋控制技術［M］.上海：上海科學技術出版社，2014.

TF321.1

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〔編輯 李 波〕