專利名稱：一種抽油機齒輪及軸的修復方法
技術領域：
本發明涉及的是油田采油機械-抽油機齒輪及軸的焊接修復方法，也適用于抽油機變速箱的焊接修復。
在油田，抽油機的使用十分廣泛，但在實際使用過程中抽油機變速箱、齒輪及軸常因沖刷、腐蝕、沖擊、疲勞、過載而造成打齒、磨損以及箱體產生裂紋，需要更換，這就使許多損壞的抽油機變速箱、齒輪及軸因不能修復使用而被扔掉，目前還沒有能對損壞的抽油機變速箱、齒輪及軸提供一種滿意的焊接修復方法。中國專利98107096.5提供了一種焊接修復低合金鋼制品的方法，其主要是焊接修復蒸汽汽輪機部件。該方法是采用堆焊在制品表的面堆積一焊接修復層，再在該合金的臨界溫度對修復層和其相鄰的部位局部作熱處理后，在修復層再堆積一輔助焊接修復層，每個堆積步驟都用氣體保護金屬極電弧焊技術，其修復層和輔助修復層均為CrMo低合金鋼，該方法適用于高速運轉的蒸汽汽輪機部件的焊接修復。
本發明提供的是用于低速運轉的抽油機部件的焊接修復，即在損壞部件的表面焊接三至五個修復層，依次稱為過度層、強變形層、填充層、耐磨層和加工層，每一層的焊接采用特制焊條，焊條化學元素含量見表1。焊接時，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的熱影響區，將堆焊產生的新的焊接熱影響區的適宜溫度區疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區的硬部件上，從而形成一定程度的回火往復焊接，使該熱影響區中的金相貝氏體組織不會迅速降溫。抽油機部件的材質一般為低合金鋼(35CrMo)或45#鑄鋼，焊接前和焊接后抽油機部件的硬度不會發生變化。熱影響區的化學成份不受焊接熔池的影響，焊接熔合線是以焊接修復材料和被修復部件的基材材料間的界面定義的。本發明采用焊接回火工藝，并在焊藥中添加不同的化學元素，避免了焊接后的熱處理，使修復后的部件的物理化學性能得到改善和加強，尤其對抽油機變速箱的焊接修復，本發明不僅簡單易行，而且能產生完美的修復效果，同時還不會使部件變形。
本發明具體實施工藝過程如下
1、首先對損壞部件進行清潔處理，去油污、除掉雜質及鐵銹，對材質進行硬度測定，在溫度為500～800℃預熱，烘干排氫準備焊接。
2、將經過1處理的損壞部件暴露出部件基材部位，根據對要修復的部件硬度和強度的測定在表1中選擇焊條，在損壞部件表面修復焊接，修復焊接順序如下過度層選擇表1中1#焊條在損壞部件的表面焊接形成強度較基材軟的過度層，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，使焊接熱影響區的基材組織(過度層組織)生成珠光體＜10％和呈等軸狀鐵素體，晶粒度達到6級，焊接厚度為1～6mm，焊層硬度達到布氏硬度200～250HBS10/3000/10。
強變形層強變形層的焊接選擇表1中2#焊條在過度層基礎上施焊，其作用是消除其它層焊接時與基礎材質不同而使部件產生應力與變形。
填充層焊接填充層時選擇表1中的3#焊條在強變形層焊接基礎上施焊，其作用是保證焊接修復的部件達到一定的厚度。
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上施焊，加工層焊接后的硬度比基材的硬度低，便于機械加工。
按上述焊接修復順序焊接時，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的熱影響區，將堆焊產生的新的焊接熱影響區的適宜溫度區疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區的硬部件上，從而形成一定程度的回火往復焊接，使該熱影響區中的金相貝氏體組織不會迅速降溫。
焊接強變形層、填充層、耐磨層和加工層時在溫度＞750℃條件下進行，焊接修復厚度達到5～10mm，焊接過程中根據損壞部件的應用技術要求和磨損情況可將焊接層在1～5層之間調整。焊接后的強變形層、填充層、耐磨層和加工層經測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％，鐵素體偏高區為200～300HV0.2，布氏硬度為200～400HBS/3000/10。修復中焊接被損壞部件時，不用惰性氣體保護。
3、將焊接修復好的部件在室溫下，以每小時20～300℃的速度進行降溫，當室溫低于16℃時，需用硅酸鋁巖棉覆蓋降溫。此過程作用是防止裂紋，增加強度，排出應力，保證焊接修復好的部件達到使用性能要求。
4、焊接修復結束后，根據原部件的技術要求，對其進行機械加工，恢復原尺寸標準。
5、測定焊接修復后部件的硬度和強度是否與原件相同。
對于損壞的抽油機變速箱箱體進行焊接修復時，方法同1處理后，選擇表2的焊條組成，采用熱焊方法焊接，焊接后修復的部件需用硅酸鋁巖棉覆蓋在室溫下保溫48小時。
抽油機部件的材質為低合金鋼(35CrMo)或45#鑄鋼，焊接前和焊接后抽油機部件的硬度不會發生變化，硬度的測定在焊接部位的熱影響區，該熱影響區的化學成份不受焊接熔池的影響，但是焊接時由于溫度的變化會產生明顯的微晶組織硬化現象，這種硬度的變化與焊接熔合線的距離有密切關系，本方法要求的焊接熔合線是以焊接修復材料和被修復部件的基材材料間的界面定義的。以前要求被修復部件達到修復前的物理化學性能，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元素，具體化學元素含量見表1、表2，由于添加了化學元素，避免了焊接后的熱處理，使損壞的部件修復后的物理化學性能達到使用標準。
使用本發明提供的焊接修復方法修復后的損壞部件(抽油機變速箱、中間軸齒輪)經大慶市機械產品質量監督檢驗站檢測，并在大慶采油一廠應用，使用壽命可達三年，修復成本僅為購置新齒輪的60％。
表1焊接抽油機齒輪及軸使用的焊條化學元素含量 表2焊接抽油機變速箱箱體使用的焊條化學元素含量
權利要求
1.一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法，該方法先對損壞部件進行清潔處理，去油污、除掉雜質及鐵銹，然后采用堆焊方式焊接修復，其特征在于焊接修復分過渡層、強變形層、填充層、耐磨層和加工層五個焊接層，并在不同的層次中使用特制的不同化學成份的焊條按上述順序焊接。
2.根據權利要求1所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于使用的特制焊條在焊接過渡層時用1#焊條，其化學元素含量為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％；焊接強變形層時使用2#焊條，其化學元素含量為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％；焊接填充層時使用3#焊條，其化學元素含量為C 0.08％、Si 0.40％、Mn 1.88％、P 0.030％、S 0.003％、Cr 0.80％；焊接耐磨層時使用4#焊條，其化學元素含量為C 0.04％、Si 0.22％、Mn 0.12％、P 0.020％、S 0.008％％；焊接加工層時使用5#焊條，其化學元素含量為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.根據權利要求1、2所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于焊接過渡層時焊接溫度控制在800～1000℃之間，焊接厚度為1～6mm，焊層硬度達到布氏硬度200～250HBS10/3000/10。焊接強變形層、填充層、耐磨層和加工層時是在溫度＞750℃條件下進行，焊接修復厚度達到5～30mm，焊接過程中根據損壞部件的應用技術要求和磨損情況可將焊接層在1～5層之間調整。
4.根據權利要求1、2、3所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于實施焊接損壞部件過程不用惰性氣體保護。
5.根據權利要求1、2、3、4所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于焊接修復好的部件在室溫下降溫，以每小時20～300℃的速度進行降溫，當室溫低于16℃時需用硅酸鋁巖棉保護下降溫。
6.據權利要求1、2、3、4、5所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于該焊接修復方法焊接修復抽油機變速箱箱體時，采用熱焊焊接，焊接后的修復部件需用硅酸鋁巖棉保護在室溫下保溫48小時。
7.根據權利要求6所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于焊接修復時抽油機變速箱箱體時使用的特制焊條見表2。其中1#焊條化學元素含量為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.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7所述的“一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法”，其特征在于該焊接修復方法適用于被修復部件的材質為低合金鋼(35CrMo)和45#鑄鋼。
全文摘要
本發明涉及的是一種抽油機齒輪及軸的焊接修復方法。該方法是在損壞部件的表面焊接三至五個修復層,每一層的焊接采用在焊藥中添加了不同化學元素的特制焊條,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的熱影響區,將堆焊產生的新的焊接熱影響區的適宜溫度區疊加在先前堆積的焊道形成的熱影響區的硬部件上,從而形成一定程度的回火往復焊接。焊接后的部件不需熱處理,修復后的部件物理化學性能可完全達到使用標準。
文檔編號B23K31/02GK1313166SQ0013465
公開日2001年9月19日 申請日期2000年11月22日 優先權日2000年11月22日
發明者頓廣寬, 頓子江 申請人:頓廣寬, 頓子江