铸造高温合金的焊接

铸成低温合金的冲压

顾问金属材料为Masevaux铸成管HK40, 铰链和吊耳金属材料为通常铸成ZG40Cr-25Ni20；HK40为亚洲地区订货，ZG40Cr-25Ni20铸成件委派亚洲地区供货商铸成；整座底板主要就促进作用是起支撑力低温炉好使（组织工作时卷曲）；吊耳与Masevaux铸成管短节冲压好，透过很大结构设计，主要就是吊装Masevaux铸成底板好使，其主要就体积如图1右图。

2 金属材料成份和机械性能

HK40及ZG40Cr25Ni20的成份如表1右图，HK40及ZG40Cr25Ni20的机械性能如表2右图。

3 冲压工艺技术、方式

3.1 冲压接点型态

Masevaux铸成管需堆叠而成，每12000 mm铁管需五段堆叠，考量助焊剂的资金面差，因此难造成裂缝，应提升冲压坡口视角；铁管交会接点选用滚珠轴承研磨，反向37.5°坡口，钝边0~1mm；贡恰、强化板、吊耳均选用通常铸成, 因此与Masevaux铸成管的冲压足部铸成K 型坡口，反向50°坡口。

3.2 冲压性预测

三种金属材料尽管C浓度极高，但归属于A钢制，因此具备良好的冲压性, 冲压操作过程中主要就考量：

3.2.1 冲压热裂缝；钢制导热系数小，线膨胀系数大，在受不均匀的加热和冷却时，受热足部低温停留时间长，膨胀系数大，造成较高的冲压应力应变，尤其在含有杂质的情况下，难造成裂缝。

3.2.2 收弧裂缝；主要就是收弧不饱满, 在应力应变下，不足以承受拉力，造成收弧处星状裂缝，尤其是Cr，Ni浓度越高，越难造成。

3.2.3 冲压变形：工件长12000mm，冲压强化板时，难造成旁弯变形和纵向角变形。

3.2.4 杂质偏析：Masevaux铸成管组织致密，制造方式难控制成份；而铸成贡恰和吊耳为通常铸成件，其铸成质量很难控制好组织不偏析，给冲压带来很大的难度。

3.3 冲压金属材料 初步的冲压工艺技术：铁管的冲压，选用GTAW+SMAW冲压，评定所用焊材为H4Cr25Ni20焊丝，规格为φ2.0mm, 焊条为E310Cb-16，内部充氩保护；强化板，贡恰、吊耳的冲压，选用SMAW 冲压，焊材用E310Cb-16；三种焊材成份和机械性能与助焊剂匹配。

4 裂缝及变形防止措施

裂缝造成是由于冶金杂质和应力共同的促进作用，钢制膨胀系数大，裂缝倾向更严重。

4.1 为了防止冲压裂缝，要求冲压操作过程中，焊条尽量不摆动或轻微的摆动, 冲压参数均选用小电流，快速冲压，冲压操作过程中，选用多层多道冲压，每层焊后应派专人用测温计进行温度测量，严格控制层间温度在100℃以下。

4.2 冲压收弧选用回填法填满收弧处, 氩弧焊打底层焊回填后，用砂轮修磨成斜度，确保无裂缝和打底层焊透。

4.3 在冲压操作过程中，尤其是强化板的冲压，制定了防止变形的措施：冲压强化板时，先冲压强化板堆叠焊缝，而后冲压强化板与钢管间的焊缝；铆工均布的按400mm一条焊缝长度进行划线，焊工冲压时，按铆工划线长度冲压，两侧等量的焊工对称由中间向两侧冲压，并保持冲压400mm，间隔400mm的跳焊冲压，防止旁弯和减小冲压应力；冲压操作过程中，铆工要不断观察其纵向的角变形情况，如变形量过大，需翻面进行冲压。

4.4 冲压操作过程中，收弧足部要尽量错开冲压。

5 焊前准备

5.1 焊前应对冲压足部20mm左右进行清理，确保无杂质和油物等。

5.2 铁管交会焊缝组对时要调整好接口位置，必须保证内壁错边量不大于1mm。

5.3 铁管交会打底层冲压时，背面应充氩保护，并严格控制氩气流量。待用打火机放在焊口处，打火机熄灭为止；冲压时氩气流量应适当，以避免焊缝背面成形因氩气的吹托出现凹陷。

5.4 应安排冲压水平高、责任心强的焊工施焊，尽量减少焊缝返修。

6 施焊操作过程

6.1 Masevaux铸成管产品交会焊操作过程中，GTAW打底时，就发现裂缝很严重，铁管交会冲压造成整圈的裂缝，经过现场观察，估计金属材料出现问题：咨询Masevaux铸成供货商，才发现，由于合同上没有注明，生产商没有将Masevaux铸成内部薄薄一层的疏松组织研磨掉，因此冲压操作过程中很难造成裂缝；按常规工艺技术，肯定是解决不了问题，镍基焊丝具备良好的抗液化裂缝能力，选用ERNiCr-3的镍基焊丝，结果冲压时, 打底层消除了冲压裂缝，考量Masevaux铸成管内部组织疏松，而外部组织致密, 对S、P的控制也良好，因此填充焊和盖面焊均选用E310Cb-16焊条进行，在冲压时，每一层进行表面PT检查，结果表明焊缝无裂缝造成。

6.2 铁管交会堆叠好以后，冲压强化板：结果刚冲压就发现从焊缝靠近强化板一侧有线状的裂缝，基本焊多长就裂多长，焊工无法冲压下去；现场经过考量，Masevaux铸成管外表面的组织致密，成份稳定，而裂缝都在强化板坡口熔合线处，呈线线状分布，基本肯定是铸成成份偏析，造成的低温液化裂缝。因此打底层熔合比高，则更增加了液化裂缝倾向。

此项目工期紧，要求半个月交货, 重新铸成周期长，而且并不很大就能保证铸成质量，只能尽量从工艺技术上考量；为此，选用ENiCrFe-3焊条进行打底，冲压完后做PT检查，基本消除了裂缝倾向。

如果整座接点用ENiCrFe-3焊条冲压，制造成本极高，必须控制成本，又保证质量，为此，现场监督中，第2层先在靠近强化板一侧用ENiCrFe-3 焊条拉直道焊一层，厚度须保证3mm 以上，防止太薄拉裂；然后用E310Cb -16焊条冲压。冲压第3层以上，考量熔合比增大，则直接用E310Cb-16焊条冲压，现场PT检查，结果冲压第3层，用E310Cb-16焊条，焊缝无裂缝。镍基金属材料冲压位置如图2右图标识足部。

6.3 贡恰的冲压：贡恰冲压时，主要就存在贡恰的强化筋板处为直角过渡，应力集中，冲压时在拐角处难造成收弧裂缝，因此造成缺陷无法打磨；因此在冲压操作过程中，焊条起弧和熄弧应避开拐角。

6.4 吊耳的冲压：吊耳图纸结构设计为开坡口全焊透结构，吊耳为40mm厚，冲压时，要求先在吊耳上堆焊2层镍基金属材料，堆焊后打磨好，然后与钢管组对；组对好后用E310Cb-16焊条冲压；为防止吊耳冲压时，钢管下塌，在钢管两侧各加圆形的钢板固定。

7 冲压检查

Masevaux铸成管冲压每一层进行100% PT检查，I级合格；吊耳堆焊后进行100%PT检查；其余打底焊和盖面焊进行100%PT检查，I级合格；整体检查，旁弯在4mm内，纵向角变形在6mm内, 符合相关技术要求和用户要求。