李存修

一、問題的提出

中國煤炭地質總局第二水文地質隊,是一支從事水文地質、工程地質、環(huán)境地質的專業(yè)隊伍, 地質鉆探是該隊的

主要業(yè)務,而擴孔鉆頭是鉆探中常用的鉆頭工具.水文二隊的擴孔鉆頭一般是自制件.主要原因是:外購件價格較高和擴孔鉆頭品種較多,加大了費用。

但在過去擴孔鉆焊接中,采用的是J506焊條在常溫下焊接,在焊接中經常出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,廢品率較高,在工程施工中,擴孔鉆也常出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,影響了正常生產,因此,如何提高焊接質量,避免裂紋出現(xiàn),是提高擴孔鉆頭質量的關鍵。

水文二隊的擴孔鉆頭的直徑從380毫米到1米不等,如圖是其中一種擴孔鉆頭, Ф178是圓管，常用的材料是鉆鋌,在鉆鋌上焊翼板和圓盤,翼板和圓盤都是厚40mm的Q235鋼板.圓盤上焊216牙輪掌, 翼板上鑲焊大八角合金,由于中間的鉆桿需承受較大的動荷載和沖擊荷載,因此材料選用35CrMo合金結構鋼,而35CrMo焊接工藝差,要解決裂紋問題,必須對焊條和焊接環(huán)境重新考慮.

我們知道,在焊接中產生裂紋的主要原因是:

1.焊縫及熱影響區(qū)收縮后產生的應力

2.母材含淬硬組織較多,冷卻后易產生裂紋

3.焊縫中有相當高的氫濃度.

經過多次試驗,我們選中了J506,J107Cr,A102 三種牌號焊條,均能滿足要求。

二、與焊接相關的焊接參數(shù)

母材一 35CrMo化學成分(表1)

35CrMo機械性能(表2)

母材二 Q235化學成分(表3)

機械性能(表4)

選用焊條參數(shù)

焊條一 牌號J506 型號 E5016 低氫鉀型 機械性能 σb≥490Mpa σ0.2≥400Mpa δ5≥22% Akv≥47J

焊條二 牌J107Cr 型號E1000015-G低氫鈉型, 直流反接，機械性能σb≥980Mpa σ0.2≥880Mpa δ5≥12%

焊條三 牌號A102 型號 E308-16鈦鈣型,化學成分(表5)

機械性能 σb≥550Mpaδ5≥23%

從以上數(shù)據(jù)可以看出,選用的焊條機械性能都在Q235和35CrMo性能之間,因此能滿足使用要求.

三、焊接方法

方法1 焊條選用J107Cr,焊前烘干,150℃左右,1小時,電弧焊,直流焊機,圓盤和翼板與鉆桿施焊處用機加工辦法開坡口,用4KW電熱管,放進鉆桿孔中進行預熱，預熱溫度250℃左右,熱輸入宜采用較低的熱輸入,焊后立即進行消除應力熱處理.

方法2 焊條選用A102,焊條焊前烘干, 150℃左右,1小時,電弧焊,用機加工辦法開坡口,采用小電流,快速焊.

方法3 焊條選用J506,焊前焊條烘干,電弧焊,用機加工方法開坡口.

仔細清除焊接表面上的油,污,銹,垢等,焊接第一道焊縫時,應盡量采用小的焊接電流,快速焊,在焊接中,輕敲擊焊接金屬表面,以減少焊接殘余應力,細化晶粒,收尾時,電弧慢慢拉長,將弧坑處填滿,防止收尾處裂紋,焊后緩冷,并立即進行消除應力處理.

四、焊接方法比較

以上三種焊法,采用的是三種不同的焊條只要按操作工藝進行焊接,都能滿足使用要求,沒有裂紋發(fā)生,第一種和第三種方法操作工藝要求較高,我們進行了簡化,取消了預熱和焊后處理,但都沒有滿足要求,都出現(xiàn)裂紋.顯然預熱和焊后熱處理不能取消。

A102焊條,也就是鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條,由于此焊條的焊縫金屬的塑性好,可減少焊接部位的應力,避免熱影響區(qū)的裂紋產生,因此,不進行預熱和焊接熱處理,也能滿足要求,在實際運行中,也未發(fā)現(xiàn)裂紋,斷裂現(xiàn)象,但A102焊條價格較貴.

J506焊條,價格較低,焊接工藝要求較高,

J107Cr焊條,由于用量較少,市場上沒有,只能從廠家郵購,也造成了成本較高。

五、結論

A102 ,J506. J107Cr三種焊條,都能滿足使用要求,可根據(jù)實際情況,采用不同的方法.

1.小批量單件生產,現(xiàn)場焊接,可采用A102焊條

2.大批量生產,工廠設備齊全,熱處理設備齊全,可采用J506焊條

3.大批量生產,工廠設備齊全,熱處理設備齊全,對焊接強度要求高,可采用J107Cr焊條。

以上結論是從實際情況，對工藝要求和產品性能要求進行綜合考慮得出的。

六、結束語

當今時代,新材料,新工藝層出不窮,發(fā)展迅速,本人對焊接技術摸索幾年,只是略知皮毛,了解甚少,望各位同仁批評指正,并提出寶貴意見和寶貴經驗。

作者單位：中煤總局第二水文地質隊