发表于：2011/4/22 14:11:48
#0楼
离心风机使用高强度材料的优势：
随着我国工业化进程的加快，特别是大型工业风机在电力、冶金、石化、建材、造纸、制药等行业的应用越来越广泛，风机所输送的介质种类众多，介质的特殊性越来越复杂，如高温、高含尘量、腐蚀性等，这些工况条件对风机运行的稳定性、安全性，提出了更高的要求。近年来，我公司制造了上百台该类大型风机，在风机核心部件叶轮的设计制造上，采用了多种牌号的高强度合金钢材料，如HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等，有效地解决了离心风机运行的可靠性问题，得到了用户的广泛好评。本文就这些材料在风机中应用需注意的几个问题进行论述。
1 高强度合金材料的特性
HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900是瑞典SSAB公司生产的 Oxelosund 牌低合金高强度合金钢，HQ785由鞍山钢铁公司生产，其化学成分见表1，力学性能见表2［1-2］ 。
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量，合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起了重要作用。为了便于评价这些材料的强度性能和焊接性能，通常将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量，统一用碳当量来表示。碳当量［3］可用下式计算：
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cr/5+Cu/15+Mo/5+V/5 (1)
计算可得：HALDOX400 Ceq=0.45%；WELDOX700 Ceq=0.39% ；
WELDOX900 Ceq=0.55% ； HQ785 Ceq=0.52% 。
从以上数据可看出，HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785均为高强度 合金钢。由于它们的碳当量大部分大于0.45%，在焊接时材料的淬硬倾向性大，容易产生冷裂纹。因此，必须采取特殊的焊接工艺措施，方能保证这类材料的安全使用。
2 焊接材料的选择及工艺评定
为了保证高强度材料的安全使用，充分发挥这类材料的高硬度、高强度、高韧性等优良性能，在焊接之前必须采取预热措施，焊后保温缓冷，并进行必要的焊接消应力处理。根据风机、排烟阀此类材料的化学成分和机械性能特点，选择强度等级低于母材而冲击韧性高于母材的焊接材料［4］ ，实现焊缝组织具有韧性大、延伸性好、产生裂纹倾向性小等特点的目的。首先将试板采取对接平焊，坡口为Y型，采用J707碱性焊条电弧焊打底，再用JQ·YJ501-1药芯焊丝CO2 保护焊，进行多层多道焊覆盖。焊接工艺参数见表3，焊接时采用小电流焊接并控制焊接层间温度不超过200℃。
对试板进行无损检测后，按照GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》规定程序进行拉伸试验；按照GB/T2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》规定程序进行弯曲试验；按照GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》规定程序进行冲击试验（结果见表4）。试验结果表明接头性能符合JB4708-2000的规定。
对焊接试板进行打磨抛光再用4%硝酸酒精腐蚀，（http://www.syjnfj.com/）其金相组织分析表明：在焊缝区组织为块状先共析铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体，晶粒较细，具有良好的韧性和延伸性（见图1）；熔合区熔合线明显，左侧为母材热影响区，右侧为焊缝柱状晶，化学成分及组织存在不均匀性，局部晶界有少量黑色淬火屈氏体存在，有引发裂纹的倾向（见图2）；在热影响区组织为块状铁素体+团状珠光体（见图3）；母材基体为回火索氏体，组织均匀（见图4）。
3 工艺措施
HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等高强度合金钢材料已在钢厂煤气风机，水泥厂高温风机等多个项目的叶轮制作中应用。首先根据叶轮的强度设计要求计算出材料厚度；然后按照工艺规程完成焊接及焊后消应力处理，具体操作步骤如下。
（１）焊接前采取严格的预热措施，可采用绳状式加热器确保工件的预热温度。
（２）焊接件在焊接前需仔细清理坡口及周围的油污、锈斑等污物。
（３）将焊条进行350℃的烘干处理，并保温1~2h，随烘随用，随用随取。
（４）焊接过程中严格控制焊道、层间温度。
（５）叶片与前、后盘的焊接采取对称焊接，控制变形。
（６）焊后采取保温缓冷措施，防止冷却过快产生冷裂纹。
（７）焊后进行消应力处理。根据试验结果， HALDOX400 材料若采用退火 消应力处理，材料的强度下降幅度达到 30%~40% ，因此应采用振动时效消应力处理。
而WELDOX及HQ785材料可采用退火 去应力处理，其工艺见图5。叶轮出炉空冷后，强度几乎不降，有时还略有上升，原因是工件在退火前存在于组织中的部分不稳定相如 淬火屈氏体等在退火过程中得以转化为稳定相。
(8) 检验。叶轮各组件焊接后按照GB/T10213-2000《通风机焊接质量检验技术条件》规定，进行外观质量检验。在合格的基础上再进行全焊缝的渗透检查，需均符合JB4730-2000Ⅱ级标准，然后在48h后再进行局部检查，没有发现裂纹及其它危害性缺陷即为合格。
4 结论
(1)ALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等高强度合金钢材料在风机输送特殊介质如高温、高含尘量等情况下应用，能有效延地长轴流叶轮的使用寿命，提高风机运行的稳定性和安全性。
(2) 这类高强度合金钢材料在焊接时，可选用强度等级低于母材而冲击韧性高于母材的碱性焊条如J707进行电弧焊打底，再用JQ·YJ501-1药芯焊丝CO2保护焊，进行多层多道焊覆盖，其焊缝的力学性能能满足设计要求。
(3) 这类高强度合金钢材料在焊接时必须严格执行焊接工艺规程，焊前要预热，焊后要保温缓冷，焊接时要注意控制焊道、层间温度及焊接顺序，避免焊接变形，焊后需要进行消应力处理。
随着我国工业化进程的加快，特别是大型工业风机在电力、冶金、石化、建材、造纸、制药等行业的应用越来越广泛，风机所输送的介质种类众多，介质的特殊性越来越复杂，如高温、高含尘量、腐蚀性等，这些工况条件对风机运行的稳定性、安全性，提出了更高的要求。近年来，我公司制造了上百台该类大型风机，在风机核心部件叶轮的设计制造上，采用了多种牌号的高强度合金钢材料，如HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等，有效地解决了离心风机运行的可靠性问题，得到了用户的广泛好评。本文就这些材料在风机中应用需注意的几个问题进行论述。
1 高强度合金材料的特性
HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900是瑞典SSAB公司生产的 Oxelosund 牌低合金高强度合金钢，HQ785由鞍山钢铁公司生产，其化学成分见表1，力学性能见表2［1-2］ 。
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量，合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起了重要作用。为了便于评价这些材料的强度性能和焊接性能，通常将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量，统一用碳当量来表示。碳当量［3］可用下式计算：
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cr/5+Cu/15+Mo/5+V/5 (1)
计算可得：HALDOX400 Ceq=0.45%；WELDOX700 Ceq=0.39% ；
WELDOX900 Ceq=0.55% ； HQ785 Ceq=0.52% 。
从以上数据可看出，HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785均为高强度 合金钢。由于它们的碳当量大部分大于0.45%，在焊接时材料的淬硬倾向性大，容易产生冷裂纹。因此，必须采取特殊的焊接工艺措施，方能保证这类材料的安全使用。
2 焊接材料的选择及工艺评定
为了保证高强度材料的安全使用，充分发挥这类材料的高硬度、高强度、高韧性等优良性能，在焊接之前必须采取预热措施，焊后保温缓冷，并进行必要的焊接消应力处理。根据风机、排烟阀此类材料的化学成分和机械性能特点，选择强度等级低于母材而冲击韧性高于母材的焊接材料［4］ ，实现焊缝组织具有韧性大、延伸性好、产生裂纹倾向性小等特点的目的。首先将试板采取对接平焊，坡口为Y型，采用J707碱性焊条电弧焊打底，再用JQ·YJ501-1药芯焊丝CO2 保护焊，进行多层多道焊覆盖。焊接工艺参数见表3，焊接时采用小电流焊接并控制焊接层间温度不超过200℃。
对试板进行无损检测后，按照GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》规定程序进行拉伸试验；按照GB/T2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》规定程序进行弯曲试验；按照GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》规定程序进行冲击试验（结果见表4）。试验结果表明接头性能符合JB4708-2000的规定。
对焊接试板进行打磨抛光再用4%硝酸酒精腐蚀，（http://www.syjnfj.com/）其金相组织分析表明：在焊缝区组织为块状先共析铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体，晶粒较细，具有良好的韧性和延伸性（见图1）；熔合区熔合线明显，左侧为母材热影响区，右侧为焊缝柱状晶，化学成分及组织存在不均匀性，局部晶界有少量黑色淬火屈氏体存在，有引发裂纹的倾向（见图2）；在热影响区组织为块状铁素体+团状珠光体（见图3）；母材基体为回火索氏体，组织均匀（见图4）。
3 工艺措施
HALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等高强度合金钢材料已在钢厂煤气风机，水泥厂高温风机等多个项目的叶轮制作中应用。首先根据叶轮的强度设计要求计算出材料厚度；然后按照工艺规程完成焊接及焊后消应力处理，具体操作步骤如下。
（１）焊接前采取严格的预热措施，可采用绳状式加热器确保工件的预热温度。
（２）焊接件在焊接前需仔细清理坡口及周围的油污、锈斑等污物。
（３）将焊条进行350℃的烘干处理，并保温1~2h，随烘随用，随用随取。
（４）焊接过程中严格控制焊道、层间温度。
（５）叶片与前、后盘的焊接采取对称焊接，控制变形。
（６）焊后采取保温缓冷措施，防止冷却过快产生冷裂纹。
（７）焊后进行消应力处理。根据试验结果， HALDOX400 材料若采用退火 消应力处理，材料的强度下降幅度达到 30%~40% ，因此应采用振动时效消应力处理。
而WELDOX及HQ785材料可采用退火 去应力处理，其工艺见图5。叶轮出炉空冷后，强度几乎不降，有时还略有上升，原因是工件在退火前存在于组织中的部分不稳定相如 淬火屈氏体等在退火过程中得以转化为稳定相。
(8) 检验。叶轮各组件焊接后按照GB/T10213-2000《通风机焊接质量检验技术条件》规定，进行外观质量检验。在合格的基础上再进行全焊缝的渗透检查，需均符合JB4730-2000Ⅱ级标准，然后在48h后再进行局部检查，没有发现裂纹及其它危害性缺陷即为合格。
4 结论
(1)ALDOX400、WELDOX700、WELDOX900、HQ785等高强度合金钢材料在风机输送特殊介质如高温、高含尘量等情况下应用，能有效延地长轴流叶轮的使用寿命，提高风机运行的稳定性和安全性。
(2) 这类高强度合金钢材料在焊接时，可选用强度等级低于母材而冲击韧性高于母材的碱性焊条如J707进行电弧焊打底，再用JQ·YJ501-1药芯焊丝CO2保护焊，进行多层多道焊覆盖，其焊缝的力学性能能满足设计要求。
(3) 这类高强度合金钢材料在焊接时必须严格执行焊接工艺规程，焊前要预热，焊后要保温缓冷，焊接时要注意控制焊道、层间温度及焊接顺序，避免焊接变形，焊后需要进行消应力处理。
