馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法
【專利摘要】一種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，包括挖除缺陷、焊補預熱、焊補、烘烤、二次加工的步驟，本發明克服了常規預熱焊接工藝的不足，針對螺紋孔精加工過程中出現的渣孔、砂眼問題，提供一種馬氏體耐熱鋼鑄鋼件精加工過程中螺紋孔缺陷以及螺紋壞牙問題的修復方法，通過嚴格的焊接過程控制，精細化控制焊接過程，包括焊補預熱、焊補、烘烤，以達到焊接完不做焊后熱處理，也能保證焊接返修部位無開裂、變形、報廢等情況。
【專利說明】
馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法
技術領域
[0001]本發明涉及鑄鋼件螺紋孔缺陷修復技術領域，尤其涉及一種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法。
【背景技術】
[0002]馬氏體耐熱鋼是在9CrlMo基礎上逐步發展起來。由于馬氏體鋼具有良好的熱強性，其主要用于制造發電設備中需承受高溫高壓的零部件。目前廣泛使用的馬氏體耐熱鋼其Cr含量在9%?13%，且加入少量Mo、V、W、Nb、N元素，常溫下為單一馬氏體組織。常見牌號有9CrlMoV，9Cr IMolW，T92/P92 鋼等。
[0003]馬氏體耐熱鋼具有較高的抗拉強度，但塑韌性較差，硬度較高，線膨脹系數較小。焊接熔池凝固后，體積膨脹明顯，焊縫應力大，易開裂。合金含量高，鋼水粘性較大，流動性、充型性較差，在熔煉、澆注過程中易產生縮松、組織疏松缺陷、夾渣夾砂缺陷。
[0004]基于以上特點，馬氏體耐熱鋼在精加過程中，加工部位易出現微裂紋、砂眼、渣孔缺陷。由于馬氏體鋼熔池凝固后，焊縫組織應力大，容易導致工件變形，影響尺寸精度，甚至報廢。為保證加工后尺寸精度符合要求，常規預熱焊接方法已經不適用。
【發明內容】
[0005]有必要提出一種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，該方法更適合于結構復雜并且尺寸精度要求高的馬氏體鑄鋼件精加工后的螺紋孔缺陷的修復，修復效果較好。
[0006]—種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，包括以下步驟:
挖除缺陷:使用電動工具對螺紋孔缺陷處進行打磨，以挖除缺陷形成焊補部位，之后對缺陷挖除部位進行PT檢測；
焊補預熱:采用天然氣或氧乙炔對整個螺紋孔進行烘烤預熱，烘烤溫度控制在100°C 土15°C，以充分去除水分、油漬，之后再針對焊補部位集中烘烤加熱，以使焊補部位的溫度達至IJ150°C，焊補部位周邊30mm范圍內的溫度不低于100°C ；
焊補:根據螺紋直徑選擇合適的焊條對焊補部位進行焊接，焊接方式采用水平焊接；烘烤:采用天然氣或氧乙炔火焰，對焊補部位集中烘烤加熱，采用先低溫烘烤、降溫、高溫烘烤、降溫的烘烤過程，所述低溫烘烤為烘烤溫度控制在300?350°C之間，對準焊補位置進行烘烤，烘烤完畢后緩慢降溫至80?10tC，然后進行高溫烘烤，所述高溫烘烤為烘烤溫度控制在650?680°C之間，對準焊補位置進行烘烤，保持5?8分鐘，烘烤完畢后緩慢降溫至室溫，高溫烘烤過程中，測量螺紋孔周邊10mm范圍內，溫度不超過200°C ;
二次加工:先將焊補部位加工成光滑表面，之后對該光滑表面進行PT檢測，確保焊補部位無缺陷存在，檢測合格后，再用絲錐加工螺紋。
[0007]本發明克服了常規預熱焊接工藝的不足，針對螺紋孔精加工過程中出現的渣孔、砂眼問題，提供一種馬氏體耐熱鋼鑄鋼件精加工過程中螺紋孔缺陷以及螺紋壞牙問題的修復方法，通過嚴格的焊接過程控制，精細化控制焊接過程，包括焊補預熱、焊補、烘烤，以達到焊接完不做焊后熱處理，也能保證焊接返修部位無開裂、變形、報廢等情況。
【附圖說明】
[0008]圖1為表達螺紋孔一種焊補位置的示意圖。
[0009]圖2為表達螺紋孔另一種焊補位置的示意圖。
[0010]圖3為表達螺紋孔第三種焊補位置的示意圖。
[0011 ]圖4為螺紋孔局部剖視結構示意圖。
[0012]圖中:牙頂10、牙底20、焊補部位30、焊條40、光滑表面31、缺口 32。
【具體實施方式】
[0013]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]本發明實施例提供了一種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，包括以下步驟:
挖除缺陷:使用電動工具對螺紋孔缺陷處進行打磨，以挖除缺陷形成焊補部位30，之后對缺陷挖除部位進行PT檢測。其中，由于是馬氏體鋼，選用電動工具打磨去除缺陷，而不使用風動打磨工具。因為打磨部位熱量集中，使用風動打磨工具會使壓縮空氣吹到打磨部位，急劇的溫度變化容易使打磨部位產生細小的碎裂紋，同理也不選用氣刨槍等會產生高熱輸入的工具。缺陷打磨完畢后，先用手電筒仔細觀察，看是否有缺陷殘留。確認無缺陷殘留之后，再進行PT檢測。
[0015]焊補預熱:采用天然氣或氧乙炔對整個螺紋孔進行烘烤預熱，烘烤溫度控制在100°C ± 15°C，以充分去除水分、油漬，之后再針對焊補部位30集中烘烤加熱，以使焊補部位30的溫度達到150°C，焊補部位30周邊30mm范圍內的溫度不低于100°C;如此，在焊接時，為了避免熔池與周邊螺孔之間由于溫差過大而產生較大的應力，形成裂紋缺陷。
[0016]焊補:根據螺紋直徑選擇合適的焊條對焊補部位30進行焊接，焊接方式采用水平焊接;例如圖1、圖2通常采用水平焊接方式焊補。圖中，對于操作者來說，焊補部位30的位置易于焊條40的擺動，操作方便。
[0017]烘烤:采用天然氣或氧乙炔火焰，對焊補部位30集中烘烤加熱，采用先低溫烘烤、降溫、高溫烘烤、降溫的烘烤過程，所述低溫烘烤為烘烤溫度控制在300?350°C之間，對準焊補位置進行烘烤，烘烤完畢后緩慢降溫至80?10tC，然后進行高溫烘烤，所述高溫烘烤為烘烤溫度控制在650?680°C之間，對準焊補位置進行烘烤，保持5?8分鐘，烘烤完畢后緩慢降溫至室溫，高溫烘烤過程中，測量螺紋孔周邊10mm范圍內，溫度不超過200°C。
[0018]為了確保焊補后焊補部位30的機械性能達到要求，此過程中，采用低溫烘烤、高溫烘烤，用于模擬鑄鋼件熱處理的過程。在烘烤時需要監控螺紋孔周邊10mm范圍內，溫度不超過200°C，因為溫度過高，會導致螺紋孔以及周邊其他螺紋孔直徑方向受熱膨脹、變形。
[0019]二次加工:先將焊補部位30加工成光滑表面，之后對該光滑表面進行PT檢測，確保焊補部位30無缺陷存在，檢測合格后，再用絲錐加工螺紋。
[°02°] 進一步，在所述焊補步驟中，當螺紋孔的直徑在30mm及以上時，易采用Φ4.0mm的焊條進行焊接，焊接電流范圍為130?150A，電壓范圍為18?20V;在確保熔合良好的前提下，電流、電壓取較小的值。當螺紋孔的直徑小于30mm時，易采用￠3.2mm的焊條進行焊接， 焊接電流范圍為80?100A，電壓范圍為16?18V。同樣電流、電壓盡量小，這樣做的目的主要是確保較少的熱輸入量，防止螺紋孔變形。[0021 ]進一步，焊補完畢后，使用? 3.2mm的焊條對最后一層蓋面層的邊沿進行過渡焊補，焊補寬度為5_±0.5_。此操作為了為防止焊補邊沿產生咬邊等缺陷。
[0022]進一步，對于直徑較小、長度較長的螺紋孔，焊補部位30位于螺紋孔的根部拐角處，在焊補操作之前，先將螺紋孔的口部打磨去掉一部分，以形成缺口32,此缺口32用于擴大焊條擺動角度。如圖3中，焊補部位30位于螺紋孔的根部拐角處，此位置限制了焊接角度以及操作者的視眼范圍。此時，可以將螺紋孔的口部打磨掉一部分，形成缺口32,便于焊條 40的擺放，增加焊接角度范圍，擴大操作者的視眼范圍，利于焊接。[0023 ]進一步，焊補結束后，再將所述缺口進行焊補。
[0024]進一步，所述烘烤步驟中:可根據缺陷的深度確定烘烤時間，當缺陷的深度為5mm 以內時，烘烤時間為5分鐘，缺陷的深度為5-10mm，烘烤時間為8?10分鐘。[〇〇25]進一步，低溫烘烤完畢后，用保溫棉將螺紋孔塞滿，緩慢降至80?100°C。高溫烘烤完畢后，用保溫棉將螺紋孔塞滿，緩慢降至室溫。[〇〇26]進一步，如圖4中，所述二次加工步驟中，將焊補部位30加工成光滑表面31時，所述光滑表面31高于螺紋孔的牙頂10的高度H控制在2?3mm，以使絲錐對焊補部位30加工得到的螺紋的牙頂10不缺肉，不會出現壞牙問題。
[0027]由于需要返修的螺紋孔周邊還有其它螺紋孔，為防止焊接過程中周邊螺紋孔受熱變形，對周邊螺紋孔的保護也十分必要。所以，進一步，還在挖除缺陷的步驟之前，增加螺紋孔保護的步驟，所述螺紋孔保護的步驟為:使用與底孔同直徑的普通實心圓鋼插入底孔，以實現對底孔的保護;使用與螺紋孔直徑相同的螺栓，擰入到螺紋孔中，以實現對螺紋孔的保護。
[0028]該方法也適合于普通碳鋼、低合金鋼鑄鋼件，螺紋孔缺陷修復。
[0029]本發明實施例方法中的步驟可以根據實際需要進行順序調整、合并和刪減。
[0030]本發明實施例裝置中的模塊或單元可以根據實際需要進行合并、劃分和刪減。
[0031]以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于，包括以下步驟:挖除缺陷:使用電動工具對螺紋孔缺陷處進行打磨，以挖除缺陷形成焊補部位，之后對 缺陷挖除部位進行PT檢測；焊補預熱:采用天然氣或氧乙炔對整個螺紋孔進行烘烤預熱，烘烤溫度控制在100 °C ± 15°C，以充分去除水分、油漬，之后再針對焊補部位集中烘烤加熱，以使焊補部位的溫度達 至|J150°C，焊補部位周邊30_范圍內的溫度不低于100°C ;焊補:根據螺紋直徑選擇合適的焊條對焊補部位進行焊接，焊接方式采用水平焊接；烘烤:采用天然氣或氧乙炔火焰，對焊補部位集中烘烤加熱，采用先低溫烘烤、降溫、高 溫烘烤、降溫的烘烤過程，所述低溫烘烤為烘烤溫度控制在300?350°C之間，對準焊補位置 進行烘烤，烘烤完畢后緩慢降溫至80?10(TC，然后進行高溫烘烤，所述高溫烘烤為烘烤溫 度控制在650?680°C之間，對準焊補位置進行烘烤，保持5?8分鐘，烘烤完畢后緩慢降溫至 室溫，高溫烘烤過程中，測量螺紋孔周邊100mm范圍內，溫度不超過200°C。二次加工:先將焊補部位加工成光滑表面，之后對該光滑表面進行PT檢測，確保焊補部 位無缺陷存在，檢測合格后，再用絲錐加工螺紋。2.如權利要求1所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:在所述焊補步 驟中，當螺紋孔的直徑30mm及以上時，采用?4.0mm的焊條進行焊接，焊接電流范圍為130? 150A，電壓范圍為18?20V;當螺紋孔的直徑小于30mm時，采用? 3.2mm的焊條進行焊接，焊 接電流范圍為80?100A，電壓范圍為16?18V。3.如權利要求2所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:焊補完畢后， 使用? 3.2_的焊條對最后一層蓋面層的邊沿進行過渡焊補，焊補寬度為5_± 0.5_。4.如權利要求3所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:對于直徑較 小、長度較長的螺紋孔，焊補部位位于螺紋孔的根部拐角處，在焊補操作之前，先將螺紋孔 的口部打磨去掉一部分，以形成缺口，此缺口用于擴大焊條擺動角度。5.如權利要求4所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:焊補結束后， 再將所述缺口進行焊補。6.如權利要求1所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:所述烘烤步驟 中:低溫烘烤可根據缺陷的深度確定烘烤時間，當缺陷的深度為5_以內時，烘烤時間為5分 鐘，缺陷的深度為5-10mm，烘烤時間為8?10分鐘。7.如權利要求6所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:低溫烘烤完畢 后，用保溫棉將螺紋孔塞滿，緩慢降至80?100°C。高溫烘烤完畢后，用保溫棉將螺紋孔塞 滿，緩慢降至室溫。8.如權利要求6所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:所述二次加工 步驟中，將焊補部位加工成光滑表面時，所述光滑表面高出螺紋牙頂2?3mm，以使絲錐對焊 補部位加工得到的螺紋的牙頂不缺肉。9.如權利要求1所述的馬氏體耐熱鋼螺紋孔缺陷修復方法，其特征在于:還在挖除缺陷 的步驟之前，增加螺紋孔保護的步驟，所述螺紋孔保護的步驟為:使用與底孔同直徑的普通 實心圓鋼插入底孔，以實現對底孔的保護；使用與螺紋孔直徑相同的螺栓，擰入到螺紋孔 中，以實現對螺紋孔的保護。
【文檔編號】B23P6/00GK106002081SQ201610473190
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】周輝, 陳得潤, 雷永紅, 劉振
【申請人】共享鑄鋼有限公司