不锈钢传输带裂纹修复工艺优化

杜 亮 杨永磊 孙存辉 葛惠琴 赵新文

（1. 中国石油集团公司独山子石化公司，新疆 独山子 833699；2. 中国石油集团公司青海油田，青海格尔木炼油厂，青海 格尔木 816000）

0 引言

不锈钢薄钢带焊接最大的难题在于焊接变形、应力集中和背面保护不良易被氧化，造成修复失败。需要制作专用夹具与保护装置来提高修复的成功率。我单位经过多次摸索试验设计制作出了一系列的符合薄钢带焊接修复的专用夹具及保护装置，合理的控制了变形和背面氧化，并研发出消除应力与打磨抛光的工艺措施。

1 简介

天利实业树脂装置包装车间传送带为不锈钢材质，厚度为1.0～1.5mm，常年满负荷运转工作，在运转过程会出现边缘开裂。裂纹扩展很快，需要经常修复。主要原因钢带运行中出现疲劳载荷、开裂处出现缺口等问题。（如图1所示）。

经济损失：发现裂纹要及时修复，否则裂纹过长就无法修复，需要大面积更换或全部更换，换一套新的传送带需要约70万元左右，停工三天（每天生产损失数百万元）。我单位经过多次摸索试验设计制作出了一系列的符合薄钢带焊接修复的专用夹具及保护装置，合理的控制了变形和背面氧化，并研发出消除应力与打磨抛光的工艺措施。

2 修复前准备

（1）设备停车断电，将需要修复的位置停在便于操作且空间稍大的地方，将输送带有裂纹部分切割下来，采用一块同等材质的薄板补贴。（如图2所示。）；

（2）将传送带切割界截面修磨光滑。采用不同等级的抛光砂纸将切割边缘处进行打磨处理，使切割截面保持光滑不留毛刺。（如图3所示）；

（3）准备补贴板。切割一块与钢带同等材质等厚度的补贴板，同样对将补贴板所有截面用不同等级的抛光砂纸打磨光滑；

（4）焊接操作人员的准备要求。要求焊工能熟练操作氩弧焊焊接薄板不锈钢和障碍焊等焊接技术；

（5）施工机具。电焊机，砂轮机，抛光机，挫刀，砂纸；

（6）焊机要求。要求必须具有高频引弧和衰减功能的直流氩弧焊机；

（7）焊接材料要求。选用细焊丝，焊丝须具有相应的材质证书与钢带材质匹配。焊丝表面无水渍，锈渍等影响焊缝质量的杂质。

3 焊接环境要求

（1）氩弧焊风速小于2m/s；

（2）焊接电弧区域1m范围内相对湿度不得大于90%；

（3）焊件温度不得低于5℃；

（4）当焊件表面有湿度，刮风期间，焊件表面灰尘等，严禁焊接；

（5）焊件表面必须用丙酮擦洗干净。

4 焊前组对

（1）将钢带切割面打磨光滑，不得有毛刺，对切割面，补贴板用丙酮清洗干净，凉干；

（2）将钢带与补贴板使用专用夹具（如图4所示），镶嵌固定，不得强行组对，避免产生较大应力变形；

（3）固定点焊，将钢带与补贴板点焊牢固，采用密集型点固法，点与点间隔不大于10mm。（如图5所示）；

（4）对口间隙不易余留过大，间隙要小于0.2mm。间隙过大，焊接后容易产生波浪变形；

（5）焊前用酮清洗坡口。

5 焊接的难度

（1）薄钢带（1.5mm）焊接需采用氩弧焊单面焊双面成型工艺；

（2）钢带焊接过程中产生的焊接应力变形控制及应力消除困难；

（3）焊接位置狭窄，障碍物影响焊接，操作困难。

6 焊接工艺参数

焊接工艺参数如表1所示。

7 修复工艺过程

（1）设计制作专用工装夹具。焊接前在自行设计制作出刚性固定及保护装置，防止焊接产生变形（如图6所示），该工装并获得国家实用新型专利一项。该工装是为了达到方便快捷的目的，提高焊接及修复质量和速度，减少焊接变形及焊接缺陷，降低操作人员劳动强度，而设计的多功能工装夹具新产品。该装置结构简单，可以提高焊接质量和工装夹具使用率，节约能源，本装置还可以焊接不锈钢、合金钢、碳素钢等多种金属材质板材，保证焊接质量的同时，降低劳动强度和成本。使用时在焊缝的两侧使用该夹具对钢板进行强制固定，防止焊后产生变形，在一侧压板上安装螺栓对加紧机构形成外力，螺栓安装有手轮方便操作，下方安装有充气嘴，充气嘴安装有控制流量的开关，可近距离实现关停保护气体，保证焊接质量，节约保护气，底板和压板端部连接处采用螺栓连接，可根据现场情况进行安装和拆卸。该实用新型安装方便灵活，便于加工制作，成本低，可用于各类金属薄板的焊接，市场潜力大，利于推广；

表1 焊接工艺参数

（2）在焊接前在钢带焊缝端处安装引弧板（如图7所示），防止焊接时母材边缘产生产生缺口裂纹；

（3）焊接顺序。先焊接横向焊缝，后焊接两侧的纵向焊缝，当横向焊缝焊完后，立即对焊缝正面，背面敲击释放应力，待应力消除后，再焊接下一道焊缝；

①先焊梯型长焊缝，顺时针焊接，第一道焊缝焊接完毕，对此焊缝进行消除应力，焊缝背面垫一块长20×10×2cm的垫铁，正面采用铁锤对焊缝进行敲击，释放应力，使焊缝及补贴板形成一个平面，使焊接区没有局部弹性变形，使焊缝恢复初始状态；

②待长焊缝应力消除后，将固定夹具移至右边短焊缝，焊接方向由里向外，这样能使焊接应力不能聚集在焊接区中心，使应力由里向外释放，当此焊接完毕后，进行敲击消除应力后再进行左边短焊缝的焊接；

（4）当所有焊缝焊接完毕后，对焊接区域进行消除应力处理，使焊接区与整体钢带形成一个整体平面，没有局部形成弹性变形现象；

（5）抛光处理。对焊缝进行抛光处理前，先将引弧板切割下来，不能强行掰断，拆除引弧板后，将引弧板边缘用刀挫修磨圆滑过渡，不得使用磨光机修磨。对使用焊缝进行抛光处理，处理过程，先用粗砂进行第一道打磨，再用细砂进行第二道打磨，完后将所有焊缝进行光处理。（如图8所示）。

8 结语

采用梯形补贴板，是为了阻止钢带产生裂纹向外延伸，梯形补贴板底角呈45º，梯形两斜边可以有效防止钢带在运行过程中，不易与钢带受力面平行，可使纵向受力面得到有效释放，上边角呈R30º的圆角，可避免尖角产生应力集中出现裂纹，补贴板的收弧处添加引弧板，可以有效防止收弧处产生缺口裂纹。

按照以上焊接质量关键环节的控制因素执行，能有效控制焊接变形，保证焊接质量，此类薄钢板的传送带修复均能可靠修复，并能保证其使用周期。