一种38CrMoAI钢的焊接方法与流程

　　本发明属于焊接领域，具体涉及一种38crmoai钢的焊接方法。

　　背景技术：

　　38crmoai属于**氮化钢和调质结构钢，具有很高的渗氮性能、力学性能和较高的耐磨性，工作温度可高达500℃，主要用于制作高疲劳强度、高耐磨性零部件，如活塞杆、气缸套、曲轴、蜗杆等。当采用38crmoai钢制作的部件出现裂纹或者损坏需要修复时，如何保证其焊接质量对本技术领域的工作人员来说是一种挑战。这是因为38crmoai钢调质强度下组织为回火索氏体，强度特别高，且含有较多的强烈氮化物形成元素(cr、mo、al)，这类氮化物以弥散质点分布在次表层，可提高表面硬度，但是cr、mo的加入，使得该钢材的淬透性大大提高，淬硬倾向严重，因而这种钢属冷裂纹敏感性很强的钢种。另一方面，从合金成分看，虽然s、p的含量都较低(小于0.03％-0.04％)，有能细化晶粒元素的mo、al，且含有一定量的mn,能部分的消除由s引起的热裂纹。但是，也存在一些不利因素，该钢种中含碳量高，远远超过了包晶点(0.16％c),p的危害大大超过了s,而mn不能减少p的危害，p、s在熔合区的偏析会加剧危害作用，使焊缝结晶面上的受力状态恶化，在焊接过程中易出现气孔、未熔合、未焊透、裂纹等缺陷。因此，我们迫切需要一种针对38crmoai钢的焊接方法。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的在于提供一种38crmoai钢的焊接方法，该方法能使38crmoai钢的焊接没有气孔和裂纹。

　　本发明所采用的技术方案是：

　　一种38crmoai钢的焊接方法，该方法包括：在焊接前对焊条进行烘干、保温处理；定位焊前对38crmoai钢工件进行预热；定位焊后对38crmoai钢工件进行保温处理；正式焊接时，先氩弧焊打底焊，再电弧焊填充焊；焊后热处理。

　　按上述方案，在焊接前对焊条进行烘干、保温处理的步骤为：在焊接前，对焊条进行350～400℃烘干，烘干时间1～2h，随后将焊条置于120℃保温筒存放。

　　按上述方案，定位焊前对38crmoai钢工件预热至200℃，易防止冷裂纹的产生。

　　按上述方案，定位焊后将38crmoai钢工件置于300—350℃保温炉内保温1.5-2小时，以减慢焊接接头的冷却速度，降低接头的淬硬倾向，减少焊缝金属中扩散氢的含量，防止产生冷裂纹。

　　按上述方案，采用氩弧焊(手工钨极氩弧焊(tig))进行打底焊，焊接电流105-125a，氩气流量0.5-0.7l/min；焊接时将对38crmoai钢工件处于水平转动位焊接，焊接时采用短弧，焊枪与对38crmoai钢工件表面垂直，有利于氩气对焊接熔池的保护。焊枪和焊丝可稍作横向摆动，保证坡口两侧熔透。

　　按上述方案，采用电弧焊进行填充焊，焊接电流110-130a，电压20-22v，,采用多层多道焊，错开接头焊接。

　　按上述方案，焊后热处理的步骤为：采用硅酸铝对焊缝和近缝区覆盖保温，使接头缓慢冷却；随后，再将38crmoai钢工件整体加热至470℃，恒温1～2h后,随炉冷却至室温，以有效地减少焊接残余应力，消除或减少影响区出现的淬硬组织，增加塑性和韧性；同时还有利于扩散氢的逸出，从而减少冷裂纹倾向。

　　打底焊采用38crmoai焊丝，填充焊采用r507焊条，以减小焊接应力，减少焊接过热区宽度，细化品粒，提高焊缝金属的抗裂性能。

　　焊接前对，对38crmoai钢工件进行单面v形坡口处理，并把坡口两侧38crmoai钢工件内外各20～30mm范围内的铁锈等打磨干净，直至露出金属光泽。

　　本发明产生的有益效果是：

　　采用本方法焊接的38crmoai钢工件的焊缝没有气孔、未熔合、未焊透、裂纹等缺陷，焊缝强度高，工作时不存在安全隐患，使用寿命长，有效的解决了38crmoai合金钢难以焊接的问题；

　　采用本方法焊接的38crmoai钢工件的熔合性、焊透性良好，无夹渣，服役周期可提高到3年及以上，达到使用安全，且至少能降低运行、维护等成本50％。

　　附图说明

　　下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

　　图1是破口的结构示意图。

　　具体实施方式

　　为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

　　一种38crmoai钢的焊接方法，具体包括如下步骤：

　　1、焊接方法的选择：由于38crmoai钢在焊接过程中容易出现气孔、未熔合、未焊透、裂纹等缺陷，因此在焊接前应该考虑焊材的匹配，焊口的装配及焊接环节所应采取的措施(采用手工钨极氩弧焊(tig)打底，手工电弧焊填充的焊接工艺)，以降低对接头质量所带来的影响，保证焊接质量。

　　2、坡口尺寸的选择：选用单面v形坡口，坡口结构见图1。用坡口机加工，应严格控制根部间隙和坡口钝边尺寸，以确保打底焊缝彻底熔透。在焊接前要仔细检查坡口，将坡口两侧25mm范围内的铁锈等清理干净，直到呈现金属光泽。

　　3、焊前准备：

　　3.1焊前把坡口两侧38crmoai钢工件(管件)内外各20～30mm范围打磨干净，直至露出金属光泽。

　　3.2氩弧焊用焊丝表面不得有油脂、铁锈等污物。电弧焊的焊条，在焊前须经350～400℃烘干1～2h，且在120℃保温筒存放，随用随取。

　　3.3焊条选择。手工钨极氩弧焊选用38crmoai专用焊丝，焊丝直径为φ2.5mm。手工电弧焊选用r507焊条，直径为φ3.2mm、φ4mm。

　　3.4利用专用管卡将两个焊件(38crmoai钢工件)对好，保证其同轴度，并预留好间隙(2mm)，对接口必须平齐，错边量不得大于0.5mm。

　　3.5定位焊。因定位焊时冷却速度快，易产生冷裂纹，在正式焊前如不能消除，往往残留在正式焊缝中，因此在定位焊前将38crmoai钢工件预热至200℃，并选择用正式焊接的工艺参数进行定位焊。

　　3.6焊前预热。将定位焊好的38crmoai钢工件置于300—350℃保温炉内保温1.5-2小时，以减慢焊接接头的冷却速度，降低接头的淬硬倾向，减少焊缝金属中扩散氢的含量，防止产生冷裂纹。如现场环境风速过大，可适当再提高预热温度来进行补偿。

　　4、焊接参数选择，详见表1。焊接38crmoai钢工件时，应采用较小的焊接线能量，以减小焊接应力，减少焊接过热区宽度，细化品粒，提高焊缝金属的抗裂性能。

　　表1正式焊接参数表

　　5、正式焊接：

　　5.1氩弧焊打底焊：选用wsm-400逆变直流氩弧焊机，直流反接，钨极直径3.0mm,喷嘴直径2.5mm，焊接电流105-125a，氩气流量0.5-0.7l/min。将38crmoai钢工件(管件)进行水平转动位焊接，焊接时采用短弧，焊枪尽可能与工件表面垂直，有利于氩气对焊接熔池的保护。焊枪和焊丝可稍作横向摆动，保证坡口两侧熔透。

　　5.2焊条电弧焊填充焊：应采用短弧焊接，且热输入量不宜过大。选用r507焊条，直流反接，焊接电流110-130a，电压20-22v,采用多层多道焊，错开接头，直至焊接完成。

　　6、焊后热处理：焊接结束时，应立即采用保温材料硅酸铝将焊缝和近缝区覆盖保温,使接头缓慢冷却.随后,再将焊件整体加热至470℃，恒温1～2h后,随炉冷却至室温，以消除或减少影响区出现的淬硬组织，增加塑性和韧性，有效地减少焊接残余应力，同时有利于扩散氢的逸出，从而减少冷裂纹倾向。

　　7、冷却后做探伤检查，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷产生，所焊接后38crmoai钢工件现场使用至今3年无异常。