專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抽油機(jī)齒輪及軸的修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是油田采油機(jī)械-抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法，也適用于抽油機(jī)變速箱的焊接修復(fù)。
在油田，抽油機(jī)的使用十分廣泛，但在實(shí)際使用過(guò)程中抽油機(jī)變速箱、齒輪及軸常因沖刷、腐蝕、沖擊、疲勞、過(guò)載而造成打齒、磨損以及箱體產(chǎn)生裂紋，需要更換，這就使許多損壞的抽油機(jī)變速箱、齒輪及軸因不能修復(fù)使用而被扔掉，目前還沒(méi)有能對(duì)損壞的抽油機(jī)變速箱、齒輪及軸提供一種滿(mǎn)意的焊接修復(fù)方法。中國(guó)專(zhuān)利98107096.5提供了一種焊接修復(fù)低合金鋼制品的方法，其主要是焊接修復(fù)蒸汽汽輪機(jī)部件。該方法是采用堆焊在制品表的面堆積一焊接修復(fù)層，再在該合金的臨界溫度對(duì)修復(fù)層和其相鄰的部位局部作熱處理后，在修復(fù)層再堆積一輔助焊接修復(fù)層，每個(gè)堆積步驟都用氣體保護(hù)金屬極電弧焊技術(shù)，其修復(fù)層和輔助修復(fù)層均為CrMo低合金鋼，該方法適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽汽輪機(jī)部件的焊接修復(fù)。
本發(fā)明提供的是用于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的抽油機(jī)部件的焊接修復(fù)，即在損壞部件的表面焊接三至五個(gè)修復(fù)層，依次稱(chēng)為過(guò)度層、強(qiáng)變形層、填充層、耐磨層和加工層，每一層的焊接采用特制焊條，焊條化學(xué)元素含量見(jiàn)表1。焊接時(shí)，每一次的焊接都將前一次的焊接堆積層作為下一層焊接時(shí)的熱影響區(qū)，將堆焊產(chǎn)生的新的焊接熱影響區(qū)的適宜溫度區(qū)疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區(qū)的硬部件上，從而形成一定程度的回火往復(fù)焊接，使該熱影響區(qū)中的金相貝氏體組織不會(huì)迅速降溫。抽油機(jī)部件的材質(zhì)一般為低合金鋼(35CrMo)或45#鑄鋼，焊接前和焊接后抽油機(jī)部件的硬度不會(huì)發(fā)生變化。熱影響區(qū)的化學(xué)成份不受焊接熔池的影響，焊接熔合線(xiàn)是以焊接修復(fù)材料和被修復(fù)部件的基材材料間的界面定義的。本發(fā)明采用焊接回火工藝，并在焊藥中添加不同的化學(xué)元素，避免了焊接后的熱處理，使修復(fù)后的部件的物理化學(xué)性能得到改善和加強(qiáng)，尤其對(duì)抽油機(jī)變速箱的焊接修復(fù)，本發(fā)明不僅簡(jiǎn)單易行，而且能產(chǎn)生完美的修復(fù)效果，同時(shí)還不會(huì)使部件變形。
本發(fā)明具體實(shí)施工藝過(guò)程如下
1、首先對(duì)損壞部件進(jìn)行清潔處理，去油污、除掉雜質(zhì)及鐵銹，對(duì)材質(zhì)進(jìn)行硬度測(cè)定，在溫度為500～800℃預(yù)熱，烘干排氫準(zhǔn)備焊接。
2、將經(jīng)過(guò)1處理的損壞部件暴露出部件基材部位，根據(jù)對(duì)要修復(fù)的部件硬度和強(qiáng)度的測(cè)定在表1中選擇焊條，在損壞部件表面修復(fù)焊接，修復(fù)焊接順序如下過(guò)度層選擇表1中1#焊條在損壞部件的表面焊接形成強(qiáng)度較基材軟的過(guò)度層，其作用是提高以后焊接層與基材的附著力，焊接溫度控制在800～1000℃之間，使焊接熱影響區(qū)的基材組織(過(guò)度層組織)生成珠光體＜10％和呈等軸狀鐵素體，晶粒度達(dá)到6級(jí)，焊接厚度為1～6mm，焊層硬度達(dá)到布氏硬度200～250HBS10/3000/10。
強(qiáng)變形層強(qiáng)變形層的焊接選擇表1中2#焊條在過(guò)度層基礎(chǔ)上施焊，其作用是消除其它層焊接時(shí)與基礎(chǔ)材質(zhì)不同而使部件產(chǎn)生應(yīng)力與變形。
填充層焊接填充層時(shí)選擇表1中的3#焊條在強(qiáng)變形層焊接基礎(chǔ)上施焊，其作用是保證焊接修復(fù)的部件達(dá)到一定的厚度。
耐磨層選擇表1中的4#焊條在填充層焊接基礎(chǔ)上焊接耐磨層，其作用是增加焊件的硬度，提高使用壽命。
加工層焊接加工層選擇表1中的5#或6#焊條在耐磨層焊接基礎(chǔ)上施焊，加工層焊接后的硬度比基材的硬度低，便于機(jī)械加工。
按上述焊接修復(fù)順序焊接時(shí)，每一次的焊接都將前一次的焊接堆積層作為下一層焊接時(shí)的熱影響區(qū)，將堆焊產(chǎn)生的新的焊接熱影響區(qū)的適宜溫度區(qū)疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區(qū)的硬部件上，從而形成一定程度的回火往復(fù)焊接，使該熱影響區(qū)中的金相貝氏體組織不會(huì)迅速降溫。
焊接強(qiáng)變形層、填充層、耐磨層和加工層時(shí)在溫度＞750℃條件下進(jìn)行，焊接修復(fù)厚度達(dá)到5～10mm，焊接過(guò)程中根據(jù)損壞部件的應(yīng)用技術(shù)要求和磨損情況可將焊接層在1～5層之間調(diào)整。焊接后的強(qiáng)變形層、填充層、耐磨層和加工層經(jīng)測(cè)定金相組織為粒狀貝氏體和鐵素體，其中粒狀貝氏體為300～400HV0.2，鐵素體約占20～30％，鐵素體偏高區(qū)為200～300HV0.2，布氏硬度為200～400HBS/3000/10。修復(fù)中焊接被損壞部件時(shí)，不用惰性氣體保護(hù)。
3、將焊接修復(fù)好的部件在室溫下，以每小時(shí)20～300℃的速度進(jìn)行降溫，當(dāng)室溫低于16℃時(shí)，需用硅酸鋁巖棉覆蓋降溫。此過(guò)程作用是防止裂紋，增加強(qiáng)度，排出應(yīng)力，保證焊接修復(fù)好的部件達(dá)到使用性能要求。
4、焊接修復(fù)結(jié)束后，根據(jù)原部件的技術(shù)要求，對(duì)其進(jìn)行機(jī)械加工，恢復(fù)原尺寸標(biāo)準(zhǔn)。
5、測(cè)定焊接修復(fù)后部件的硬度和強(qiáng)度是否與原件相同。
對(duì)于損壞的抽油機(jī)變速箱箱體進(jìn)行焊接修復(fù)時(shí)，方法同1處理后，選擇表2的焊條組成，采用熱焊方法焊接，焊接后修復(fù)的部件需用硅酸鋁巖棉覆蓋在室溫下保溫48小時(shí)。
抽油機(jī)部件的材質(zhì)為低合金鋼(35CrMo)或45#鑄鋼，焊接前和焊接后抽油機(jī)部件的硬度不會(huì)發(fā)生變化，硬度的測(cè)定在焊接部位的熱影響區(qū)，該熱影響區(qū)的化學(xué)成份不受焊接熔池的影響，但是焊接時(shí)由于溫度的變化會(huì)產(chǎn)生明顯的微晶組織硬化現(xiàn)象，這種硬度的變化與焊接熔合線(xiàn)的距離有密切關(guān)系，本方法要求的焊接熔合線(xiàn)是以焊接修復(fù)材料和被修復(fù)部件的基材材料間的界面定義的。以前要求被修復(fù)部件達(dá)到修復(fù)前的物理化學(xué)性能，需要采用焊后熱處理工藝。本方法在焊藥中添加不同的化學(xué)元素，具體化學(xué)元素含量見(jiàn)表1、表2，由于添加了化學(xué)元素，避免了焊接后的熱處理，使損壞的部件修復(fù)后的物理化學(xué)性能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。
使用本發(fā)明提供的焊接修復(fù)方法修復(fù)后的損壞部件(抽油機(jī)變速箱、中間軸齒輪)經(jīng)大慶市機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測(cè)，并在大慶采油一廠應(yīng)用，使用壽命可達(dá)三年，修復(fù)成本僅為購(gòu)置新齒輪的60％。
表1焊接抽油機(jī)齒輪及軸使用的焊條化學(xué)元素含量 表2焊接抽油機(jī)變速箱箱體使用的焊條化學(xué)元素含量
權(quán)利要求
1.一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法，該方法先對(duì)損壞部件進(jìn)行清潔處理，去油污、除掉雜質(zhì)及鐵銹，然后采用堆焊方式焊接修復(fù)，其特征在于焊接修復(fù)分過(guò)渡層、強(qiáng)變形層、填充層、耐磨層和加工層五個(gè)焊接層，并在不同的層次中使用特制的不同化學(xué)成份的焊條按上述順序焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于使用的特制焊條在焊接過(guò)渡層時(shí)用1#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.06％、Si 0.33％、Mn 0.77％、P 0.012％、S 0.010％、Cr 0.51％、Mo 0.31％、V 0.10％、Ni 0.03％、W 0.11％；焊接強(qiáng)變形層時(shí)使用2#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.09％、Si 0.38％、Mn 1.54％、P 0.030％、S 0.009％、Cr 0.94％、Mo 0.85％、V 0.10％、Ni 0.04％；焊接填充層時(shí)使用3#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.08％、Si 0.40％、Mn 1.88％、P 0.030％、S 0.003％、Cr 0.80％；焊接耐磨層時(shí)使用4#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.04％、Si 0.22％、Mn 0.12％、P 0.020％、S 0.008％％；焊接加工層時(shí)使用5#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.05％、Si 0.19％、Mn 0.40％、P 0.016％、S 0.012％、Cr 0.58％、Mo 0.29％或6#焊條，其化學(xué)元素含量為C 0.03％、Si 0.23％、Mn 0.13％、P 0.010％、S 0.010％、W 0.10％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于焊接過(guò)渡層時(shí)焊接溫度控制在800～1000℃之間，焊接厚度為1～6mm，焊層硬度達(dá)到布氏硬度200～250HBS10/3000/10。焊接強(qiáng)變形層、填充層、耐磨層和加工層時(shí)是在溫度＞750℃條件下進(jìn)行，焊接修復(fù)厚度達(dá)到5～30mm，焊接過(guò)程中根據(jù)損壞部件的應(yīng)用技術(shù)要求和磨損情況可將焊接層在1～5層之間調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于實(shí)施焊接損壞部件過(guò)程不用惰性氣體保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于焊接修復(fù)好的部件在室溫下降溫，以每小時(shí)20～300℃的速度進(jìn)行降溫，當(dāng)室溫低于16℃時(shí)需用硅酸鋁巖棉保護(hù)下降溫。
6.據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于該焊接修復(fù)方法焊接修復(fù)抽油機(jī)變速箱箱體時(shí)，采用熱焊焊接，焊接后的修復(fù)部件需用硅酸鋁巖棉保護(hù)在室溫下保溫48小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于焊接修復(fù)時(shí)抽油機(jī)變速箱箱體時(shí)使用的特制焊條見(jiàn)表2。其中1#焊條化學(xué)元素含量為C 3.75～3.85％、Si 2.2～2.4％、Ma 0.8～0.9％、Cr 0.25～0.35％、Mo 0.3～0.35％、P 0.4～0.5％。2#焊條化學(xué)元素含量為C 3.6～3.75％、Si 2.3～2.5％、Ma 1.1～1.4％、P 0.7～0.9％、S＜0.06％、Ca 0.45～0.5％、W 0.4％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7所述的“一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法”，其特征在于該焊接修復(fù)方法適用于被修復(fù)部件的材質(zhì)為低合金鋼(35CrMo)和45#鑄鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種抽油機(jī)齒輪及軸的焊接修復(fù)方法。該方法是在損壞部件的表面焊接三至五個(gè)修復(fù)層,每一層的焊接采用在焊藥中添加了不同化學(xué)元素的特制焊條,每一次的焊接都將前一次的焊接堆積層作為下一層焊接時(shí)的熱影響區(qū),將堆焊產(chǎn)生的新的焊接熱影響區(qū)的適宜溫度區(qū)疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區(qū)的硬部件上,從而形成一定程度的回火往復(fù)焊接。焊接后的部件不需熱處理,修復(fù)后的部件物理化學(xué)性能可完全達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B23K31/02GK1313166SQ0013465
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者頓廣寬, 頓子江 申請(qǐng)人:頓廣寬, 頓子江