專利名稱：鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于埋弧焊方法，特別是一種耐熱鋼鑄管模內(nèi)壁的埋弧堆焊修復(fù)方法。
大直徑鑄管模經(jīng)過上千次使用后，由于疲勞磨損產(chǎn)生裂紋，幾經(jīng)小修后內(nèi)圓車大且布滿疲勞裂紋，無法再用。目前可以對管模端部磨損部位施行埋弧焊進(jìn)行修補，能涉及長度不足1m，而最長鑄管模長度可達(dá)10m，這種深孔內(nèi)壁埋弧堆焊尚無實施方法，其原因是焊接難度大。首先是由于鑄管模材料為耐熱鉻鉬合金鋼，合金元素在5％以下，碳當(dāng)量為0.57-0.93％，其焊接性能很差，合金元素顯著地提高了鋼的淬硬性，在高冷卻速度下尤甚，處理不當(dāng)會在焊后或熱處理后產(chǎn)生裂紋。
其次是由于鑄管模長達(dá)6-10m，屬深孔焊接，管內(nèi)溫度很高，平均在300℃以上，操作人員無法進(jìn)入管內(nèi)作業(yè)，遠(yuǎn)距離操作時，送絲、送焊劑都無法有效進(jìn)行。
再次，在焊接過程中更換焊絲時，難以準(zhǔn)確找到接頭位置，造成漏焊或過焊。
目前有許多研究人員試圖解決這些難題。如實用新型專利96236064.3公開了一種可調(diào)兩用堆焊裝置，將焊槍上的導(dǎo)電嘴和推力送絲機之間的焊槍桿加長并在導(dǎo)電嘴的本體上設(shè)置強制冷卻系統(tǒng)，使送絲機不因受熱而損壞。這里的焊絲是用軟管輸送的，這就限制了焊絲的輸送距離，并且很難準(zhǔn)確定位。同時，該裝置也沒有焊劑輸送裝置，因此不能適用于深孔埋弧堆焊。
實用新型專利申請“深孔埋弧焊機械手”解決了深孔埋弧堆焊的焊絲、焊劑輸送問題，和推力送絲機的保護(hù)問題，為解決大直徑鑄管模內(nèi)壁修復(fù)提供了必不可少的設(shè)備。該機械手將焊絲輸送管、電纜穿管和焊劑螺旋輸送機組裝在一個可以垂直升降和前后移動的機械手中，該機械手可以自由進(jìn)出長鑄管模，將焊絲和焊劑送到深孔內(nèi)的施焊部位，同時，由于設(shè)置了冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，對機械手懸臂內(nèi)部進(jìn)行了有效的冷卻，不僅保護(hù)了推力送絲機不受焊接高溫的影響，也使機械手本身得到有效冷卻，從而可以長期穩(wěn)定地進(jìn)行操作。
本發(fā)明的目的是提供一種利用專利申請“深孔埋弧焊機械手”，選取用與管模材質(zhì)相匹配的焊絲、焊劑、焊條，在PLC的控制下，完成對鑄管模內(nèi)壁的埋弧堆焊過程，在經(jīng)過探傷，局部修補、高溫回火和機加工后，完成對鑄管模內(nèi)壁的修復(fù)過程。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種焊接過程中的焊接參數(shù)選擇方案，以確保獲得最佳的焊接效果。
按照本發(fā)明的鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，首先將待修復(fù)的鑄管模內(nèi)壁鏜去已損壞層，以清除所有裂紋為準(zhǔn)和在完成對堆焊層的檢驗和對缺陷修補后將內(nèi)壁堆焊層機加工到規(guī)定尺寸，并采取下列步驟1、將待修復(fù)的鑄管模安裝在可作無級調(diào)速的自動轉(zhuǎn)胎上，并將待焊接區(qū)預(yù)熱到250℃-300℃，預(yù)熱區(qū)寬度為80-100mm。
2、將設(shè)有焊絲進(jìn)給系統(tǒng)、焊槍、導(dǎo)電嘴、焊劑螺旋輸送系統(tǒng)和電纜穿管的，可以自由升降和前后移動的自動埋弧焊機深孔埋弧焊機械手伸進(jìn)鑄管模內(nèi)壁，將焊槍對準(zhǔn)待修補位置。
3、選用與母材相匹配的焊絲、焊劑，裝入自動埋弧焊推力送絲機和焊劑倉，在PLC的控制下，啟動埋弧焊機開始焊接過程。
4、在整個鑄管模內(nèi)壁完成堆焊24小時后，對堆焊層進(jìn)行超聲波探傷檢查，如發(fā)現(xiàn)有缺陷，要用與母材相匹配的焊條進(jìn)行修補。
5、將堆焊完的合格鑄管模在580℃-700℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高溫回火。
將經(jīng)過回火處理的鑄管模內(nèi)壁進(jìn)行最后機加工到規(guī)定尺寸，完成整個修復(fù)過程。
鑄管模材質(zhì)一般為低合金鉻鉬鋼，此時要選用H08CrMoA焊絲和HJ251焊劑、修補缺陷時選用R307焊條。
為了獲得最佳焊接效果，要在所述的焊接過程中實現(xiàn)焊接參數(shù)的最佳匹配焊絲直徑用φ1.6mm-3.2mm，焊接電流選用250-350A，焊接電壓用30-38V，焊接速度選用260-350mm/min，焊絲伸出焊槍的長度為18-32mm。
對于低合金鉻鉬鋼鑄管模，焊接參數(shù)選用焊絲直徑用φ1.6mm，焊接電流選用250-280A，焊接電壓選用30-32V，焊接速度選用260-280mm/min，焊絲伸出焊槍的長度為18-20mm。
焊絲直徑用φ2.0mm、φ2.4mm或φ3.2mm，相應(yīng)焊接電流為300-330A、350-380A或380-400A，相應(yīng)焊接電壓為32-34V、34-36V或36-38V，相應(yīng)焊接線速度為280-300mm/min、310-330mm/min、330-350mm/min，相應(yīng)焊絲伸出焊槍的長度為20-25mm、25-30mm或30-32mm。
在自動埋弧焊機的PLC控制系統(tǒng)中設(shè)有焊接點縱橫座標(biāo)位置記憶和控制系統(tǒng)。解決因在堆焊途中更換焊絲、意外中途停電或其它臨時故障而停止焊接后，再重新起弧定位難的問題，做到了接頭不偏不移，縱橫座標(biāo)位置不變。
整個焊接過程由PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括供管模堆焊用的無級調(diào)速自動轉(zhuǎn)胎管模內(nèi)壁回轉(zhuǎn)線速度，即焊接速度的可控硅控制，焊接接頭的記憶定位控制，每焊完一周的步進(jìn)控制，焊接電壓的調(diào)節(jié)等。通過調(diào)節(jié)焊接電壓、焊接速度、步進(jìn)距離來控制堆焊層的厚度，每焊完一周的步進(jìn)距離小，堆焊層就高，反之，堆焊層就低；焊接電壓低，說明焊絲進(jìn)給速度快，堆焊層就高，反之，焊接電壓增高，焊絲進(jìn)給速度減慢，堆焊層就薄；同樣，轉(zhuǎn)胎旋轉(zhuǎn)速度慢，堆焊層就高，反之，轉(zhuǎn)胎速度快，即焊接速度快，堆焊層就薄。因此可以根據(jù)需要，選擇焊接參數(shù)的最佳匹配，來達(dá)到預(yù)定的堆焊層厚度要求。
由于鉻鉬合金鋼對溫度很敏感，所以始終要保持施焊部位的預(yù)熱溫度不能低于規(guī)定溫度，如果因故不能連續(xù)作業(yè)，如事故停電，更換焊絲或其它機械故障時，必須對堆焊部位采取保溫措施，防止焊接部位溫度的迅速下降。
鑄管模的預(yù)熱方法可采用煤氣加熱，氣焊火焰加熱或電加熱。
對于焊后檢查發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行修補的工藝要求和進(jìn)行埋弧堆焊時相同。檢驗工作應(yīng)在完成堆焊24小時后方可進(jìn)行焊縫探傷，按照本發(fā)明的方法對鑄管模內(nèi)壁進(jìn)行修復(fù)，取得了良好的效果，可節(jié)省大量購置管模的資金，顯著降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，包括將待修復(fù)的鑄管模內(nèi)壁鏜去已損壞層，以清除所有裂紋為準(zhǔn)，和在完成堆焊后對焊接層的檢驗和對缺陷修補后將內(nèi)壁堆焊層機加工到規(guī)定尺寸，其特征在于(1)將待修復(fù)的鑄管模安裝在可作無級調(diào)速的自動轉(zhuǎn)胎上，并將待焊接區(qū)預(yù)熱到250-300℃，預(yù)熱區(qū)寬度為80-100mm，(2)將設(shè)有焊絲進(jìn)給系統(tǒng)、焊槍、導(dǎo)電嘴、焊劑螺旋輸送系統(tǒng)和電纜穿管的，可以自由升降和前后移動的自動埋弧焊機深孔埋弧焊機械手伸進(jìn)鑄管模內(nèi)壁，將焊槍對準(zhǔn)待修補位置，(3)選用與母材相匹配的焊絲、焊劑，裝入自動埋弧焊機的推力送絲機和焊劑倉，在PLC的控制下，啟動埋弧焊機開始焊接過程，(4)在整個鑄管模內(nèi)壁完成堆焊24小時后，對堆焊層進(jìn)行超聲波探傷檢查，如發(fā)現(xiàn)有缺陷，要用與母材相匹配的焊條進(jìn)行修補，(5)將堆焊完的合格鑄管模在580℃-700℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高溫回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，其特征在于當(dāng)鑄管模材質(zhì)為低合金鉻鉬鋼時，選用H08CrMoA焊絲和HJ251焊劑、修補缺陷時選用R307焊條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，其特征在于在所述的焊接過程中實現(xiàn)焊接參數(shù)的最佳匹配，焊絲直徑用φ1.6mm-3.2mm，焊接電流選用250-350A，焊接電壓選用30-38V，焊接速度選用260-350mm/min，焊絲伸出焊槍的長度為18-32mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，其特征在于對于低合金鉻鉬鋼鑄管模，焊接參數(shù)選用焊絲直徑用φ1.6mm，焊接電流選用250-280A，焊接電壓選用30-32V，焊接速度選用260-280mm/min，焊絲伸出焊槍的長度為18-20mm，焊絲直徑為φ2.0mm、φ2.4mm或φ3.2mm時，相應(yīng)焊接電流為300-330A、350-380A或380-400A，相應(yīng)焊接電壓為32-34V、34-36V或36-38V，相應(yīng)焊接線速度為280-300mm/min、310-330mm/min、330-350mm/min，相應(yīng)焊絲伸出焊槍的長度為20-25mm、25-30mm或30-32mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1鑄管模內(nèi)壁埋弧堆焊修復(fù)方法，其特征在于所述的自動埋弧焊機的PLC控制系統(tǒng)中設(shè)有焊接點縱橫座標(biāo)位置記憶和定位控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用自動埋弧堆焊法修復(fù)鑄管模的工藝,采用深孔埋弧焊用的機械手,選擇和鑄管模母材相匹配的焊絲、焊劑、焊條,對已清除疲勞裂紋的內(nèi)壁磨損層后的管模進(jìn)行自動埋弧堆焊,選擇焊接參數(shù),使焊接速度(管模內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度)、焊接電壓和每焊完一周后的步進(jìn)距離實現(xiàn)最佳匹配,采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對焊接接頭的記憶定位控制,達(dá)到預(yù)定的堆焊層厚度和要求的堆焊層質(zhì)量,可大量減少管模購置費,降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B23K9/04GK1355080SQ0012334
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者黃寶義, 白雨增, 于泉涌 申請人:王英杰