重型燃机精加工后点状缺陷修复工艺

杨程坤，马 鑫，刘 建

（辽宁福鞍重工股份有限公司，辽宁 鞍山 114016）

重型燃机作为清洁能源，以其启停快且效率高的优良技术经济性，近年来越来越多的引入到现代大电网中来，为缓解电网调峰能力不足起到了重要的作用[1]。我公司给美国GE 生产的9FB.05 系列重型燃机（见图1），产品粗加工后经探伤合格交货。在精加工后，加工面露出了一些点状缺陷，这些点状缺陷都是不超标的，很难通过现有的超声波手段控制在厂内，只有在精加工后进行渗透探伤的时候能够发现。近年来随着客户要求的不断提高，点状缺陷也作为一项验收要求，由供应商负责后续的处理。小的缺陷打磨去除即可，但大的缺陷需要焊补，由于重型燃机结构复杂，壁厚不均匀，加热或者焊接热输出量过大容易产生变形，焊补的位置出现硬点，损坏加工刀具，严重时可引起铸件报废，因此这种点状缺陷的修复工艺十分重要。

1 铸件点状缺陷描述

该铸件精加工后在把和面露出12 处点状缺陷，缺陷形貌如图2 所示，直径约2.5 mm，属于夹杂类的缺陷。挖除后的最大单个体积为20 mm×15 mm×12 mm，最小单个体积为10 mm×10 mm×7 mm，有2 处密集点状区域，面积为80 mm×50 mm，UT 检测没有深度。

图1 9FB.05 压缩机排气缸

2 修复方案

2.1 挖缺

1）密集区小于1 mm 的缺陷

对于在一定区域内密集的点状缺陷，由于没有深度，可以采用冲眼的方式消缺，冲眼深度超过2 mm，冲子尖端需要圆滑，不能有棱角。

2）较大缺陷

单个面积较大的缺陷，用φ5 mm 的旋转锉挖除，挖除后PT 检查，直至合格；

图2 精加工后点状缺陷

将缺陷周围打磨圆滑，保证缺陷周围没有尖角、锐边；

清除缺陷表面及周围75 mm 范围内的油、锈、水等。

2.2 焊前预热

使用岩棉将缺陷周围进行覆盖，只露出缺陷位置及周围20 mm～30 mm，并在缺陷旁边30 mm 处放置一个热电偶，进行温度检测，使用气割枪对缺陷位置进行加热，使缺陷温度达到200 ℃以上，方可进行焊接，如图3 所示。

图3 局部加热示意图

2.3 焊补

铸件材质为B50A178H，采用AWS A5.28 ER90S-B3 焊丝，直径φ2.0 mm 或φ2.4 mm，进行焊补。

焊接采用规范：

钨极氩弧焊（TIG）：

焊接电流：120 A～180 A；

焊接电压：14 V～18 V；

缺陷区域预热温度：≥200 ℃；

层间温度：≤315 ℃；

焊接速度：60 mm/min～100 mm/min；

焊道宽度：≤7mm.

参照GE 规范P8A-AL-0018 使用氩弧焊对缺陷进行焊补，起弧时先输入氩气2 s～3 s，保护缺陷表面，第一层焊肉从缺陷底面向上开始焊接，覆盖缺陷整个表面，在焊肉处进行收弧，禁止在缺陷边缘的焊肉处收弧，以防止产生弧坑裂纹，焊接过程中要求焊道摆动宽度不超过7 mm.

在焊补缺陷过程中，每焊一层焊肉前进行预热温度检测，如果预热温度低于工艺要求，则重新使用气割枪加热，直至预热温度达到200 ℃方可继续焊接；打磨掉焊肉一半厚度后再进行层间温度检测，层间温度不得超过315 ℃，如果层间温度超过315 ℃，缓慢降温至200 ℃然后再焊补。

2.4 焊后处理

将缺陷焊满填平后，采用不填丝的方式在焊肉上面焊接一层自回火焊道，要求回火焊道不能接触到母材，如图4 所示。

图4 自回火焊道示意图

每个缺陷焊完后，立即使用烤枪将焊肉位置加热至660 ℃±30 ℃，保温时间为5 min～10 min.保温后，使用岩棉对缺陷进行覆盖，然后缓冷至室温。将焊肉打磨至与母材表面相平，然后进行PT 探伤检验、硬度检验，硬度检测结果如表1 所示。

表1 焊补区硬度检测结果

3 结论

1）精加工后的点状缺陷修复中，缺陷的挖除工作比较关键，面积要尽量小；

2）为了防止焊接变形，需要采用局部加热的方式，而且要控制热量的传递；

3）为了避免焊接硬点，需要自回火焊道，自回火焊道不能接触母材。