一種高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鋼件返修處理技術(shù)，特別涉及一種高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高合金耐熱鋼中，有一種材質(zhì)為ZG12Cr9MolCoNiVNbNB，是未來(lái)清潔高效超臨界蒸汽輪機(jī)耐高溫零部件的主要鋼種，該類材質(zhì)的鑄件能夠在600~620°C、30MPa的極端條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間服役，由于材質(zhì)本身的耐高溫、高壓特性，使得其服役條件較目前最為先進(jìn)的耐熱材料高30°C、3MPa，不僅可為能源企業(yè)提升8~10%的效率，還能大大降低二氧化碳排放量，是當(dāng)前國(guó)際能源行業(yè)發(fā)展的主要高效、清潔發(fā)電技術(shù)。
[0003]ZG12Cr9MolCoNiVNbNB材料合金元素多，對(duì)于大型或超大型的鑄鋼件，焊接技術(shù)要求高，研究掌握該材質(zhì)鑄件缺陷焊補(bǔ)、異質(zhì)焊接等焊接工藝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)鑄件生產(chǎn)的重要突破之一。該材質(zhì)的鑄件焊接冷裂紋敏感性較強(qiáng)，過(guò)程操作不合理極易開裂；力學(xué)性能要求高，焊接工藝必須精細(xì)控制才能保證補(bǔ)焊后的鑄件整體性能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種材質(zhì)為ZG12Cr9MolCoNiVNbNB的高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法，以保證該材料的大型鑄鋼件的缺陷返修后的整體性能。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法，包括如下過(guò)程:A)通過(guò)無(wú)損探傷檢測(cè)裝置檢測(cè)鑄件的鑄造缺陷，并分類標(biāo)識(shí)缺陷的位置和大小，然后按標(biāo)識(shí)去除鑄造缺陷，直至無(wú)損檢測(cè)合格為止；B)對(duì)鑄件待補(bǔ)焊的缺陷部位及周圍200_的范圍進(jìn)行火焰預(yù)熱，使焊前焊接部位的預(yù)熱溫度達(dá)到180-250°C;C)當(dāng)補(bǔ)焊部位達(dá)到預(yù)熱溫度后開始焊接，并且在焊接過(guò)程中適時(shí)監(jiān)控缺陷部位的預(yù)熱溫度；D)重復(fù)B)步和C)步的操作逐一預(yù)熱和補(bǔ)焊鑄件所有的缸陷部位；E)將全部補(bǔ)焊后鑄件整體移入熱處理爐中升溫至350°C ±20°C進(jìn)行后熱處理，并保溫T1小時(shí)，保溫時(shí)間Tl=Hl/25mm，Hl為最深的焊縫深度，單位mm，然后爐冷至1(KTC一 120°C，再保溫1 一2h，然后將鑄件整體進(jìn)行焊后熱處理，所述焊后熱處理時(shí)以40-60°C /h的升溫速度，升溫至710°C _730°C，保溫T2小時(shí)進(jìn)行過(guò)程消應(yīng)力，保溫時(shí)間T2 = H 2/25_，Η 2為鑄件的最大壁厚，單位為_，保溫結(jié)束后將鑄件以50— 70°C /h的降溫速度降至室溫進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)；E)所述D步中鑄件無(wú)損探傷檢測(cè)合格的再次進(jìn)熱處理爐以40-60°C /h升溫速度升至730°(: — 750°(:，保溫T2小時(shí)，然后以50-70°C /h的降溫速度爐內(nèi)降至室溫，如果鑄件無(wú)損探傷檢測(cè)不合格，返回步驟A)重新進(jìn)行缺陷去除補(bǔ)焊處理。
[0006]為便于缺陷補(bǔ)焊過(guò)程中預(yù)熱工藝的控制，所述D)步中，各缺陷部位進(jìn)行預(yù)熱補(bǔ)焊時(shí)，按照缺陷位置從內(nèi)腔向外腔，缺陷深度從深到淺的順序逐一進(jìn)行，并且通過(guò)工裝固定預(yù)熱火焰以保持補(bǔ)焊后的該部位仍保持設(shè)定的預(yù)熱溫度直至內(nèi)腔所有的缺陷全部補(bǔ)焊結(jié)束。
[0007]為便于補(bǔ)焊前后，補(bǔ)焊部位溫度的控制，所述步驟B)中預(yù)熱鑄件內(nèi)腔部位的缺陷時(shí)，從缺陷對(duì)應(yīng)的外壁外側(cè)對(duì)鑄件內(nèi)腔缺陷部位進(jìn)行單點(diǎn)預(yù)熱，當(dāng)內(nèi)腔的補(bǔ)焊部位達(dá)到預(yù)熱溫度后進(jìn)行補(bǔ)焊操作；內(nèi)腔所有的缺陷部位補(bǔ)焊結(jié)束后，移開外腔所有的預(yù)熱火焰，同時(shí)通過(guò)工裝在內(nèi)腔固定布置預(yù)熱管路，并根據(jù)需保持預(yù)熱溫度的部位，設(shè)置預(yù)熱火焰的噴火孔的位置和距離，使內(nèi)腔所有補(bǔ)焊后的各部位均保持在180-250°C的預(yù)熱溫度內(nèi)，至直外腔缺陷補(bǔ)焊結(jié)束。
[0008]為便于提高焊接效率和焊接質(zhì)量，所述步驟C)中，進(jìn)行補(bǔ)焊時(shí)，采用直徑為
0l.2mm的藥芯焊絲CB2-T1-FD，焊接電流為160-300A ;當(dāng)缺陷深度大于5mm，寬度和/或長(zhǎng)度大于50mm
時(shí)，厚度方向采用分層補(bǔ)焊的方式，每層的焊接厚度為3-5mm，每層焊道的擺動(dòng)寬度為40一50mm,并且焊接層間溫度小于350°C。
[0009]為便于提高缺陷補(bǔ)焊后鑄件的整體性能，所述步驟A)中檢測(cè)的鑄件缺陷分為體積缺陷和線性缺陷，相鄰的體積缺陷去除后的邊緣間距離小于20mm時(shí)，按一個(gè)缺陷去除并將缺陷之間材料整體挖除，以便于整體補(bǔ)焊處理。
[0010]本發(fā)明的高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法通過(guò)對(duì)缺陷部件的焊前處理、焊接預(yù)熱、焊接、焊接后熱、焊后熱處理，具有如下有益效果:1)相比傳統(tǒng)的以焊條修補(bǔ)焊接為主，本工藝采用藥芯焊絲進(jìn)行焊接，在保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上，焊接效率可以提高50%以上；2)通過(guò)對(duì)焊前、焊接和焊后工藝的控制，解決了此類材料焊接過(guò)程中沖擊韌性低和塑性差的問(wèn)題。焊接過(guò)程中焊縫的冷卻速度、溫度，焊后熱處理溫度影響焊縫的沖擊韌性和塑性，本工藝通過(guò)控制鑄件焊接前的預(yù)熱溫度，降低鑄件在焊接過(guò)程中的冷卻速度，減少了馬氏體的快速產(chǎn)生，同時(shí)控制焊接過(guò)程中的最高層間溫度< 350°C，避免焊縫在高溫下停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而減小焊縫的晶粒長(zhǎng)大和碳化物的析出，焊后熱處理工藝確保了鑄件最終焊縫中可以得到穩(wěn)定的回火馬氏體組織和細(xì)小彌散的碳化物，提升了鑄件的沖擊韌性和塑性；3)焊接完成后采用整體焊后熱處理的方式，有效的控制了焊接過(guò)程中應(yīng)力的殘余與積累，減少焊接裂紋的產(chǎn)生；4)通過(guò)焊接工藝的設(shè)計(jì)和控制，提高了鑄件的焊補(bǔ)合格率，降低補(bǔ)焊返修次數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面以具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0012]一種高耐熱合金鋼鑄件缺陷的返修方法，包括如下過(guò)程:A)通過(guò)無(wú)損探傷檢測(cè)裝置檢測(cè)鑄件的鑄造缺陷，并分類標(biāo)識(shí)缺陷的位置和大小，然后按標(biāo)識(shí)采用氣刨去除鑄造缺陷部位，直至無(wú)損檢測(cè)合格為止；另外，進(jìn)行鑄件缺陷檢測(cè)時(shí)按缺陷的特點(diǎn)分為體積缺陷和線性缺陷，其中體積缺陷主要為砂眼、疏松等缺陷，線性缺陷主要指裂紋類缺陷，相鄰的體積缺陷去除后的邊緣間距離小于20mm時(shí)，按一個(gè)缺陷去除并將缺陷之間材料整體挖除，以便于整體補(bǔ)焊處理；B)對(duì)鑄件待補(bǔ)焊的缺陷部位及周圍200mm的范圍進(jìn)行火焰預(yù)熱，使焊前焊接部位的預(yù)熱溫度達(dá)到180-250°C ;C)當(dāng)補(bǔ)焊部位達(dá)到預(yù)熱溫度后開始焊接，焊接時(shí)，采用直徑為0l.2mm的藥芯焊絲CB2-T1-FD，焊接電流為160-300A ;當(dāng)缺陷深度大于5mm，寬度和/或長(zhǎng)度大于50mm時(shí)，厚度方向采用分層補(bǔ)焊的方式，每層的焊接厚度為3-5mm，每層焊道的