45钢尾轴的焊补工艺

黄海造船有限公司 （山东石岛 264309） 邢殿忠

1. 概述

某渔船船东使用的一对拖网渔船，坞修时发现在尾轴表面径向出现了一圈宽15～20mm、深6～8mm不等的腐蚀沟槽。该尾轴长约5.6m，原因是客户在上坞拆装推进器后，因对螺旋桨前端面与尾轴间隙密封未处理好，下水航行中海水渗到尾轴表面造成腐蚀。该尾轴许用设计直径185mm，实际采用直径为195mm，如果继续使用会加剧腐蚀，尾轴可能因有效直径减少而导致断裂，连同推进器脱落丢失，给客户造成巨大经济损失。

如果重新加工两支尾轴，则因制作尾轴周期长，既耽误了捕捞作业，又增加了经济负担。经现场分析论证，决定采用CO2气体保护焊对尾轴的腐蚀部位进行焊补。

为保证焊接质量，认真分析了45钢的焊接性能及在焊接过程中可能存在的问题，并据此制定相应的焊接工艺措施。

2. 焊接难点分析

（1）45钢的化学成分如表1所示（钢厂提供）。

表1 45钢化学成分 （质量分数） （%）

由表可见，45钢由于含碳量较高，其焊接性较差，容易产生热裂纹、冷裂纹、气孔和焊接接头脆化等缺陷。

（2）尾轴前后位置有两个长度分别为1m左右的铜套，两铜套中间部位尾轴表面包敷玻璃钢涂层，无法对尾轴焊前整体预热。

（3）该尾轴为成形产品，焊补后没有加工余量，要求焊接变形为零。

3. 焊接材料的选择

由于45钢含碳量较高，焊接后易产生延迟性裂纹，为预防这种情况的发生，我们选择了GFL－71Ni药芯焊丝作为焊材，其化学成分如表2所示。

表2 GFL－71Ni药芯焊丝化学成分（质量分数）（%）

由于焊丝含有Ni的成分，且P、S含量极低，能够提高焊缝的抗裂性。

4. 焊接工艺

（1）焊接工艺要点 焊前在焊缝周围局部预热，为防止预热温度过高，造成尾轴的变形和对铜套的损伤，因此温度宜控制在150℃。

层间温度控制：采用小电流、低电压多层焊。可通过减少含碳量高的母材金属熔入熔池，来满足焊缝金属的含碳量低于母材的要求，从而获得好的焊接接头。

焊接时将尾轴水平放在墩木上，采用专门地火线、遮盖好尾轴表面，防止因接触不良和焊接飞溅等对尾轴造成二次损伤。

（2）焊接工艺 采用机械加工，把被腐蚀部位加工成上口宽20mm、下口宽15mm、深为7.5mm的U形坡口，没有被加工掉的腐蚀层用角磨机打光。

焊接步骤如下：

第一，在尾轴坡口附近用两支氧乙炔火焰焊炬对称快速移动，缓慢加热，使轴的内部和表面温度能均匀加热到150℃。

第二，使用逆变式CO2气体保护焊机，直流反接、小电流施焊，焊缝熔深要浅，焊速要快，焊道要窄，以保证层间温度。具体焊接参数如表3所示。

表3 焊接参数

第三，采用两名焊工对称分段焊法以减少焊接应力集中，确保无焊接变形，且每道焊缝要错开接头。分段焊和焊缝位置如附图所示。

分段焊和焊缝位置

第四，焊后仔细检查焊缝外观有无裂纹、气孔、未熔合和咬边等缺陷，焊缝余高能否达到要求。

第五，施焊结束后立即对尾轴对称均匀加热到250℃，用石棉毯包裹保温自然冷却，48h后检查无焊接缺陷后加工去掉余高。

第六，加工后对焊缝及焊接接头表面进行着色、磁粉探伤检查，未发现裂纹等缺陷，经超声波检测焊缝内部无气孔、夹渣、未熔合和裂纹等缺陷。

5. 结语

（1）采用合理的焊接工艺，正确的选择焊接材料，45钢尾轴的焊补可获得理想的焊缝质量。

（2）为防止出现热裂纹和热影响区的脆化，采用焊前局部预热，控制好层间温度和焊后热处理等工艺措施是获得良好的焊缝质量的关键，采用两名焊工分段对称焊接，是尾轴焊后零变形的保证。