泵殼滲漏修復(fù)焊接

1、水泵泵殼修復(fù)馬保華關(guān)鍵詞： 水泵 泵殼體 修復(fù)前言：武鋼能源動(dòng)力總廠供水廠23號(hào)水站TP系列高壓水泵為能源動(dòng)力公司受控關(guān)鍵設(shè)備，該系列共有水泵六臺(tái)，可互為備用機(jī)組，運(yùn)行方式為四開兩備。水泵型號(hào)為350S125，長(zhǎng)沙水泵廠制造，功率為274kW，流量1120m3/h，揚(yáng)程95米，出口壓力1.6MPa，主要負(fù)責(zé)向武剛7號(hào)高爐風(fēng)口小套冷卻供水。該系統(tǒng)自2006年投產(chǎn)以來(lái)，一直較為正常運(yùn)行，其中TP1水泵由于經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，泵殼底部出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，不能正常運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)備用機(jī)組緊張，影響高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。一.問題的提出及要求將水泵分解檢查后，發(fā)現(xiàn)泵殼底部半圓形凹槽邊緣出現(xiàn)蜂窩狀氣孔（如圖1、圖2所示），因?yàn)?/p>

2、沒有備件進(jìn)行更換，為了達(dá)到安全運(yùn)行要求，需要對(duì)受損水泵圖1泵殼內(nèi)側(cè)氣孔原始圖 圖2 泵殼內(nèi)側(cè)清除表面銹、渣情況圖 及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)討論決定采取敷焊修復(fù)方法。修復(fù)要求包括以下幾個(gè)方面：一是徹底清除泵殼底部蜂窩狀氣孔；二是補(bǔ)焊處部位的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度；三是補(bǔ)焊處要盡量降低內(nèi)應(yīng)力和防止白口化。二.焊接性分析TP1水泵泵殼的材質(zhì)為灰口鑄鐵HT150C%=2微量S、P，其組織為珠光體+鐵素體，焊接性差?；铱阼T鐵的碳以石墨的形式分布于鑄鐵基體中，由于片狀的石墨割裂了鑄鐵的基體組織。因此，灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，幾乎無(wú)塑性，當(dāng)溫度達(dá)到860時(shí)，原來(lái)灰口鑄鐵中的游離狀態(tài)的石墨開始部分融入鐵中，溫度越高，溶于鐵

3、中的石墨也就越多。在急速冷卻條件下，熔入鐵中的碳來(lái)不及以石墨的形式逸出，呈滲碳體出現(xiàn)，即白口組織。2、產(chǎn)生白口組織的原因是，在焊接池中的石墨化元素碳、硅等不足，在窄小的高溫熔合區(qū)被產(chǎn)生的白口組織硬且脆，焊后難于機(jī)械加工，甚至?xí)?dǎo)致焊縫開裂。防止產(chǎn)生白口組織的措施是：調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，增加石墨化元素的含量，使焊接材料中的碳、硅含量要比母材高，特別是冷焊灰口鑄鐵時(shí)，焊條中的含硅量可高達(dá)4.5%，焊后緩冷和延長(zhǎng)熔合區(qū)處于紅熱狀態(tài)的時(shí)間，使石墨充分逸出。3、在焊縫的熱影響區(qū)內(nèi)易出現(xiàn)裂紋。裂紋是焊接灰口鑄鐵的主要問題，裂紋出現(xiàn)在焊縫金屬中，也可出現(xiàn)在母材上，一般出現(xiàn)在近縫區(qū)，裂紋可能是縱向、橫向或是橫

4、斜向裂紋，由于灰口鑄鐵幾乎無(wú)塑性，不能發(fā)生任何塑性變形，且強(qiáng)度低。所以在焊接應(yīng)力及組織應(yīng)力的共同作用下，當(dāng)局不應(yīng)力大于強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使焊縫金屬和母材分離，即“剝離”。4、產(chǎn)生剝離的原因是，焊縫強(qiáng)度高于母材強(qiáng)度或是結(jié)合處產(chǎn)生白口時(shí)，由于白口組織的收縮率（1.6%2%）比灰口鑄鐵的收縮率(0.9%1.8%)大，且塑性差而產(chǎn)生剝離。5、灰口鑄鐵在鑄造過程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫、澆注不足等缺陷，也存在使用過程中水的沖刷，機(jī)械運(yùn)行磨損以及自然損耗等原因，對(duì)不同缺陷部位及損壞程度應(yīng)根據(jù)鑄造件損壞部位的程度采用不同的工藝進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)，鑄件的焊接方法很多，手工電弧焊，氣焊，

5、釬焊，氬弧焊等，按照工藝方法有熱焊，半熱焊，冷焊三種。由于泵殼體積比較厚大，加熱困難，所以決定采用手工電弧冷焊法，其優(yōu)點(diǎn)是焊前不預(yù)熱，焊接過程中也不需要輔助加熱，可大大提高工作效率，降低成本，焊工勞動(dòng)條件好，可減少焊件因預(yù)熱時(shí)受熱不均勻而產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力造成裂紋。三.焊接材料的選擇焊接材料的選擇原則是應(yīng)在滿足強(qiáng)度的前提下使焊縫金屬具有較好的焊接性及加工性。鑄鐵焊條雖然可保證與母材同質(zhì)，但對(duì)冷卻速度很敏感，而采用非鑄鐵型的鎳基焊條為佳，見表（1）表（1）鎳基焊條熔敷金屬力學(xué)性能焊條牌號(hào)Z308Z408Z508熔敷金屬抗拉強(qiáng)度/MPa250400200鑄鐵對(duì)接強(qiáng)度/MPa150200300500

6、80120熔敷金屬硬度HV130170160210150190熱影響區(qū)硬度HB250300300 由表（1）可知，Z308焊條焊縫的熱影響區(qū)硬度最低，強(qiáng)度也能滿足要求，在以中小電流焊接時(shí)，半熔化區(qū)的白口層最薄，且呈斷續(xù)狀態(tài)，但與鑄鐵結(jié)合不如Z408，焊縫金屬硬度比母材低得多，Z508焊條強(qiáng)度雖能滿足要求，但與鑄鐵的結(jié)合性差，焊縫收縮率較大2%，焊縫金屬硬度偏低，熱影響區(qū)的硬度與Z408相當(dāng)，Z408焊條的焊縫金屬?gòu)?qiáng)度高于木材強(qiáng)度，但其硬度與母材接近，與鑄鐵的結(jié)合性最好，第一層焊縫受母材稀釋后w(Ni)約為35%40%，線膨脹系數(shù)最小，以后各層焊縫金屬的塑性好，加之采取錘擊焊縫等工藝措施，使焊縫

7、剝離的可能性很小，抗裂性強(qiáng)，熱影響區(qū)的硬度也偏高，同時(shí)熱影響區(qū)和白口層指出現(xiàn)在徐切削加工的木材商，且泵殼底部不需機(jī)械加工，綜合上述分析，決定采用Z408焊條進(jìn)行補(bǔ)焊。四.補(bǔ)焊工藝及補(bǔ)焊結(jié)果 1、用氧乙炔熔焰將缺陷部位的油污，鐵銹等清理干凈，用角向內(nèi)磨機(jī)（由于缺陷處于90°夾角，角向內(nèi)磨機(jī)磨不到此處）尖頭將缺陷處及周圍磨出金屬光澤，然后用丙酮清洗干凈。2、將焊條進(jìn)行150烘烤，保溫1小時(shí)。3、用電弧焊中小電流分段焊，有意識(shí)將缺陷中心最薄處焊穿一個(gè)小孔，以消除應(yīng)力，控制每道焊縫的厚度，多層多道焊，直流反接，層間溫度應(yīng)低于150，用紅外測(cè)溫儀測(cè)溫，焊機(jī)采用MS-400時(shí)代牌逆變直流焊機(jī)。五

8、.焊接過程1、在缺陷四周用3.2mm焊條焊接第一層，焊接電流8090A，焊條不允許作橫向擺動(dòng)，朝一個(gè)方向施焊，焊接時(shí)填滿弧坑，并把電弧引到起弧處息弧起到退火及減少白口的作用。2、第二層焊縫與第一次相似，但必須將應(yīng)力孔焊滿，立即用帶圓?。?mm）的尖頭小錘快速輕擊焊縫，以細(xì)化晶粒，并仔細(xì)觀察有無(wú)裂紋及未熔合現(xiàn)象。3、第三層焊道焊接電流110120A，連續(xù)焊接從缺陷四周向中心點(diǎn)焊，一定要填滿弧坑，焊縫表面要飽滿，全部焊完后輕快錘擊焊道直至冷卻室溫。殼體補(bǔ)焊后使用至今補(bǔ)焊處完好，經(jīng)幾次檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，說明所用補(bǔ)焊工藝合理。六.經(jīng)濟(jì)效益1、直接經(jīng)濟(jì)效益如果故障水泵不能成功修復(fù)，需要更換新泵，查詢得知一臺(tái)該型號(hào)水泵需19.5萬(wàn)元，因此可以節(jié)約備件費(fèi)用19.5萬(wàn)元。另外如故障水泵不能及時(shí)修復(fù)，造成軟水泄漏，泄漏量在100m3/天左右，軟水價(jià)格按2元/噸計(jì)算，因目前公司內(nèi)部沒有同類型備件，而且備件控制很嚴(yán)，難以采購(gòu)，即使公司同意采購(gòu)備件，水泵備件到位也得二個(gè)月左右，因此造成的軟水損耗費(fèi)