CN110052728B - 一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，利用冷金属过渡焊接技术先对端盖的开裂R角内外侧进行焊接修复，再在修复的R角焊缝处沿端盖圆周均匀焊接设置若干块补强筋板。本发明所提供的方法，不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障,其采用在线焊接修复，可在球磨机内存在无法排空的物体以及原材料等各种载荷情况下进行焊接，实用性强；其采用冷金属过渡焊接系统(CMT)进行焊接，取消了传统焊接方法的预热、层间温床控制及焊后保温等焊接工艺，修复方法更为简单高效；其均匀焊接设置补强筋板，便于焊接质量控制及增加。

Description

一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法

技术领域

本发明属于焊接修复领域，特别涉及一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法。

背景技术

马钢姑山矿业公司白象山选矿位于安徽省境内，由中国恩菲工程技术有限责任公司按照国内一流、选矿自动化、设备大型化进行设计，设计年处理原矿200万吨，年产磁精矿93万吨，选矿工艺流程：原矿--预选--阶段磨矿--阶段弱磁选--细筛--陶洗机，而大型球磨机为选矿的核心设备，它有一个圆形筒体，筒体两端装有带空心轴颈的端盖，端盖的轴颈支承在轴承上，电动机通过装在筒体上的齿轮使球磨机回转，在筒体内装有磨矿介质（钢球、钢棒或砾石等）和被磨的矿石，其总装入量为筒体有效容积的25—45%。当筒体按规定的转速绕水平轴线回转时，筒体内的磨矿介质和矿石在离心力和摩擦力的作用下，被筒体衬板提升到一定的高度，然后脱离筒壁自由泻落或抛落，使矿石受到冲击和磨剥作用而粉碎。矿石从筒体一端的空心轴颈不断地给入，而磨碎以后的产品经筒体另一端的空心轴颈不断地排出，筒体内矿石的移动是利用不断给入矿石的压力来实现的。湿磨时，矿石被水流带走。干磨时，矿石被向筒体外抽出的气流带走。由于长期的重载荷运转使用，加上原有筒体材料设计偏差以及在制造设备时的工艺缺陷，导致该矿1#球磨机进出料口端盖开裂，出现渗水渗料情况，不能正常运转生产。由于球磨机体积庞大，拆卸、吊装和运输都存在一定困难，运到厂家修复，时间周期长，现场更换，备件采购需半年过程，为尽快恢复生产，需要在线对球磨机进出料口端盖开裂进行焊接修复。

目前，球磨机进出料口端盖局部开裂焊接修复采用传统的焊接方法应用较为普遍，不少文献中都有叙述，但针对球磨机进出料口端盖局部开裂，并且筒体内还储存着大量无法排空的物体以及原材料，这种球磨机承受各种载荷的在线焊接方法还没有，同时，采用传统焊接方法修复时，需要预热、层间温度控制、焊后保温等焊接工艺，因筒体内还储存着大量无法排空的物体以及原材料等等，焊接后的焊缝同样存在着较大内应力，无法释放，设备运转一段时间后焊缝会产生冷裂纹达不到焊接修复理想的效果。

发明内容

针对背景技术中的不足，本发明提供一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，应用该在线焊接修复方法，有效的对球磨机进出料口端盖开裂处进行在线修复，节约检修时间，降低维修成本，减少停机损失，为合理组产提供了保障。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

本发明一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，利用冷金属过渡焊接技术先对端盖的开裂R角内外侧进行焊接修复，再在修复的R角焊缝处沿端盖圆周均匀焊接设置若干块补强筋板，具体步骤如下：

步骤一、焊前准备；

1.1）、焊接设备：焊接采用冷金属过渡焊接系统，清根采用大功率ZX5-630焊机配合等离子气刨LGK－100MA；

1.2）、清理装置：氧·乙炔割枪；

1.3）、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、保温桶、样板、放大镜；

步骤二、焊接工艺制订；

2.1）、焊件材料：ZG270-500；

2.2）、坡口尺寸：R角采用X型坡口，补强筋板焊接采用V型坡口；

2.3）、焊接位置：转动平位置焊接；

2.4）、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，底部第一层打底焊接熔合于母材；

2.5）、焊接材料：焊丝采用NiCrMo-3焊丝，表面无缺陷，Φ1.6mm；

2.6）、气体要求：纯度99.99%的氩气；

2.7）、焊接电源极性及接法：打底、填充、盖面均采用反接法；

2.8）、焊前清洗：使用氧乙炔火焰，去除坡口内外水分，油，然后用砂布或磨削砂轮机打磨除锈；

2.9）、确定焊接参数：根据焊接设备、焊丝规格及焊接要求确定焊接参数；

步骤三、焊接处理；

考虑大型球磨机进出料口端盖局部开裂在线焊接修复特殊性，先在端盖开裂R角外侧，采用LGK-100MA等离子气刨将裂纹处切割到端盖壁厚的1/2，单面形成V型坡口，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面；根据坡口长度选择焊接方式，若坡口长度小于500mm，利用球磨机自身转动装置将坡口移动至平焊接位置进行焊接，若坡口长度大于500mm，按300mm~500mm长度为一段，利用球磨机自身转动装置将坡口分段逐步移动至平焊接位置进行焊接；焊接时，打底层要熔合于母材，一层焊接后采用目测或3~4倍放大镜检查有无焊接缺陷，若发现存在裂纹、未熔合、未焊透、气孔及夹渣等缺陷，立即用LGK-100MA等离子气刨清除，再进行补焊，直到无任何焊接缺陷；填充层以及盖面层，采用多层多道焊接方法，层层进行焊缝检验，符合焊接工艺规范才能进行下道工序的焊接，直至焊接结束；整个端盖开裂R角外侧焊缝完成检验合格后，再采用LGK-100MA等离子气刨进行端盖开裂R角内侧对称裂纹切割，两侧形成X型坡口，内侧坡口角度与外侧一致，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面，再采用与端盖外侧同样的焊接方式进行内侧坡口的焊接直至焊接结束；端盖开裂R角内外侧焊接完成并经检查无任何缺陷后，采用角磨机对开裂R角进行外侧焊缝的修磨并进行补强筋板的焊接；补强筋板为“7”字型，底面利用机械加工有倒角，焊接前制作好待用；补强筋板焊接时，根据端盖周长将各补强筋板均匀分布在R角处，各补强筋板的底面和端盖表面接触形成V型坡口，形成三面角焊缝，先把各补强筋板全部焊接固定，然后利用氧·乙炔割枪清理各补强筋板和端盖的夹角坡口表面，再通过球磨机自身转动装置，把补强筋板三侧的焊缝焊接位置都移动到平焊位置，按照先全部打底焊接确认无任何缺陷再焊接下一层，填充层采用多层多道焊接方法，确认无任何焊接缺陷后进行盖面层焊接，盖面层要保证焊脚尺寸大小，焊缝圆滑过渡，然后利用角磨机修磨焊缝表面，通过无损检测符合焊接要求和工艺评定规范后交付使用。

作为本技术方案的进一步改进，所述的端盖开裂R角外侧单面形成的V型坡口的角度为45°。

作为本技术方案的进一步改进，所述端盖开裂R角内外侧焊缝焊接时，焊枪作直线或划三角形运丝方法进行焊接。

作为本技术方案的进一步改进，所述端盖开裂R角内外侧焊缝焊接时，打底层焊接电流为220-260Ａ，电压为26±1Ｖ，焊接速度为15±1cm/min；填充层和盖面层的焊接电流为280-360Ａ，电压为30±1V，焊接速度为25±1cm/min。

作为本技术方案的进一步改进，所述补强筋板的底面利用机械加工的倒角为45°。

作为本技术方案的进一步改进，所述补强筋板焊接时，焊枪作直线或斜圆圈形运丝进行焊接。

作为本技术方案的进一步改进，所述补强筋板共有8块。

与目前现有的技术相比，（1）本发明不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障；（2）采用在线焊接修复，可在球磨机内存在无法排空的物体以及原材料等各种载荷情况下进行焊接，实用性强；（3）采用冷金属过渡焊接系统（CMT）进行焊接，取消了传统焊接方法的预热、层间温床控制及焊后保温等焊接工艺，修复方法更为简单高效；（4）均匀焊接设置补强筋板，便于焊接质量控制及增加。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明球磨机端盖开裂的在线焊接修复的整体示意图；

图2为本发明所述补强筋板的立体示意图；

图３为本发明端盖Ｘ坡口焊缝焊接示意图；

图中：1.焊缝、 2.补强筋板、3.球磨机筒体、4.端盖、5.焊机、6.减速机、7.焊枪。

具体实施方式

本实施例以马钢姑山矿一球磨机端盖开裂在线修复为例进行说明，如图1所示的球磨机端盖开裂的在线焊接修复的整体示意图，球磨机整体主要有球磨机筒体3、端盖4及减速机6依次相连接组成。针对大型球磨机进出料口端盖局部开裂在线焊接修复特殊性，本发明一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，利用冷金属过渡焊接系统（CMT）先对端盖的开裂R角内外侧进行焊接修复，焊缝1如图1所示，再在修复的R角焊缝处沿端盖圆周均匀焊接设置8块补强筋板2，具体步骤如下：

步骤一、焊前准备；

1.1）、焊接设备：焊接采用冷金属过渡焊接系统，清根采用大功率ZX5-630焊机配合等离子气刨LGK－100MA；本发明采用的冷金属过渡焊接系统（CMT），其包含的焊机5（本实施例所用型号为：Trans Synergic2700）为人机一体化设计，其前端为焊枪7，其内部已设定好参数调节，熔化深度可以从0.2-4.0mm进行参数控制，热影响区（HAZ）小，金属热胀冷缩小，产生的各种应力和焊接变形也小，结合为冶金结合，完全满足球磨机进出料口端盖局部开裂焊接修复质量要求；

1.2）、清理装置：氧·乙炔割枪；

1.3）、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、保温桶、样板、放大镜；

步骤二、焊接工艺制订；

2.1）、焊件材料：ZG270-500，即球磨机端盖的材质；

2.2）、坡口尺寸：R角采用X型坡口，补强筋板焊接采用V型坡口；

2.3）、焊接位置：转动平位置焊接；

2.4）、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，底部第一层打底焊接熔合于母材；

2.5）、焊接材料：焊丝采用NiCrMo-3焊丝，表面无缺陷，Φ1.6mm；

2.6）、气体要求：纯度99.99%的氩气；

2.7）、焊接电源极性及接法：打底、填充、盖面均采用反接法；

2.8）、焊前清洗：使用氧乙炔火焰，去除坡口内外水分、油，然后用砂布或磨削砂轮机打磨除锈；

2.9）、确定焊接参数：根据焊接设备、焊丝规格及焊接要求确定焊接参数，如下表所示；

焊丝型号	焊层	焊丝直径/mm	焊接电流A	电弧电压/v	焊接速度/（cm`min-1）
						NiCrMo-3焊丝	打底层	Φ1.6mm	220-260	26±1	15±1
NiCrMo-3焊丝	填充/盖面	Φ1.6mm	280-360	30±1	25±1

步骤三、焊接处理；

考虑大型球磨机进出料口端盖局部开裂在线焊接修复特殊性，先在端盖开裂R角外侧，采用LGK-100MA等离子气刨将裂纹处切割到端盖壁厚的1/2，单面形成V型坡口，坡口的角度为45°，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面；根据坡口长度选择焊接方式，若坡口长度小于500mm，利用球磨机自身转动装置将坡口移动至平焊接位置进行焊接，若坡口长度大于500mm，按300mm~500mm长度为一段，利用球磨机自身转动装置将坡口分段逐步移动至平焊接位置进行焊接，这样设置是由于冷金属焊接系统（CMT）进行焊接时，因焊机有效功率焊接最大平位置环形弧长为300mm~500mm，若超过该长度，就需要分段进行焊接，本实施例中，球磨机端盖的裂纹长度为2000mm，接近球磨机筒体的1/3，故采用分段焊接的方式；焊接时，利用球磨机自身转动装置将所有的堆焊焊接的Ｖ型坡口，分段逐步移动到平焊接位置，焊枪可作直线或划三角形进行运丝，打底层电流稍大一点，便于焊接层与母材很好的熔合，打底层焊接后采用目测或3~4倍放大镜检查有无焊接缺陷，若发现存在裂纹、未熔合、未焊透、气孔及夹渣等缺陷，立即用LGK-100MA等离子气刨清除，再进行补焊，直到无任何焊接缺陷，然后进行填充层及盖面层的焊接；填充层以及盖面层采用多层多道焊接方法，如图3所示，在打底层1”焊接好后，焊接剩下的各填充层及盖面层2”、3”、4”、5”、6”、7”和8”，焊接时，层层进行焊缝检验，符合焊接工艺规范才能进行下道工序的焊接，直至焊接结束，尤其盖面层焊缝焊接时，不仅在开裂R角圆滑过渡要符合焊脚尺寸，而且焊缝表面进行着色、磁粉探伤；整个端盖开裂R角外侧焊缝完成检验合格后，再采用LGK-100MA等离子气刨进行端盖开裂R角内侧对称裂纹切割，两侧形成X型坡口，内侧坡口角度与外侧一致，为45°，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面，再采用与端盖外侧同样的焊接方式进行内侧坡口的焊接直至焊接结束，形成打底层1’，各填充层及盖面层为2’、3’、4’、5’和6’；端盖开裂R角内外侧焊接完成后，冷却至室温并再次检查无任何缺陷后，采用角磨机对开裂R角进行外侧焊缝的修磨并进行补强筋板的焊接；补强筋板为“7”字型压板，底面利用机械加工有45°倒角，焊接前制作好待用；补强筋板焊接时，根据端盖周长将各补强筋板均匀分布在R角处，各补强筋板的底面和端盖表面接触形成45°的V型坡口，形成三面角焊缝，先把各补强筋板全部焊接固定，然后利用氧·乙炔割枪清理各补强筋板和端盖的夹角坡口表面，再通过球磨机自身转动装置，把补强筋板三侧的焊缝焊接位置都移动到平焊位置，不能在一侧堆焊，按照先全部打底焊接确认无任何缺陷再焊接下一层，若底层存在各种缺陷，必需清除后再进行填充，填充层也是采用多层多道焊接方法，焊枪作直线或斜圆圈形运丝进行焊接，确认无任何焊接缺陷后进行盖面层焊接，盖面层焊接时进行细调，要保证焊脚尺寸大小，焊缝圆滑过渡，然后利用角磨机修磨焊缝表面，通过无损检测符合焊接要求和工艺评定规范后交付使用。

本实施例中，所述端盖开裂R角内外侧焊缝焊接时，打底层焊接电流为220-260Ａ，电压为26±1Ｖ，焊接速度为15±1cm/min；填充层和盖面层的焊接电流为280-360Ａ，电压为30±1V，焊接速度为25±1cm/min。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，利用冷金属过渡焊接技术先对端盖的开裂R角内外侧进行焊接修复，再在修复的R角焊缝处沿端盖圆周均匀焊接设置若干块补强筋板，具体步骤如下：

步骤一、焊前准备；

1.1）、焊接设备：焊接采用冷金属过渡焊接系统，清根采用大功率ZX5-630焊机配合等离子气刨LGK－100MA；

1.2）、清理装置：氧·乙炔割枪；

1.3）、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、保温桶、样板、放大镜；

步骤二、焊接工艺制订；

2.1）、焊件材料：ZG270-500；

2.2）、坡口尺寸：R角采用X型坡口，补强筋板焊接采用V型坡口；

2.3）、焊接位置：转动平位置焊接；

2.4）、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，底部第一层打底焊接熔合于母材；

2.5）、焊接材料：焊丝采用NiCrMo-3焊丝，表面无缺陷，Φ1.6mm；

2.6）、气体要求：纯度99.99%的氩气；

2.7）、焊接电源极性及接法：打底、填充、盖面均采用反接法；

2.8）、焊前清洗：使用氧乙炔火焰，去除坡口内外水分、油，然后用砂布或磨削砂轮机打磨除锈；

2.9）、确定焊接参数：根据焊接设备、焊丝规格及焊接要求确定焊接参数；

步骤三、焊接处理；

考虑大型球磨机进出料口端盖局部开裂在线焊接修复特殊性，先在端盖开裂R角外侧，采用LGK-100MA等离子气刨将裂纹处切割到端盖壁厚的1/2，单面形成V型坡口，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面；根据坡口长度选择焊接方式，若坡口长度小于500mm，利用球磨机自身转动装置将坡口移动至平焊接位置进行焊接，若坡口长度大于500mm，按300mm~500mm长度为一段，利用球磨机自身转动装置将坡口分段逐步移动至平焊接位置进行焊接；焊接时，打底层要熔合于母材，一层焊接后采用目测或3~4倍放大镜检查有无焊接缺陷，若发现存在裂纹、未熔合、未焊透、气孔及夹渣缺陷，立即用LGK-100MA等离子气刨清除，再进行补焊，直到无任何焊接缺陷；填充层以及盖面层，采用多层多道焊接方法，层层进行焊缝检验，符合焊接工艺规范才能进行下道工序的焊接，直至焊接结束；整个端盖开裂R角外侧焊缝完成检验合格后，再采用LGK-100MA等离子气刨进行端盖开裂R角内侧对称裂纹切割，两侧形成X型坡口，内侧坡口角度与外侧一致，然后利用氧·乙炔割枪清理坡口表面，再采用与端盖外侧同样的焊接方式进行内侧坡口的焊接直至焊接结束；端盖开裂R角内外侧焊接完成并经检查无任何缺陷后，采用角磨机对开裂R角进行外侧焊缝的修磨并进行补强筋板的焊接；补强筋板为“7”字型，底面利用机械加工有倒角，焊接前制作好待用；补强筋板焊接时，根据端盖周长将各补强筋板均匀分布在R角处，各补强筋板的底面和端盖表面接触形成V型坡口，形成三面角焊缝，先把各补强筋板全部焊接固定，然后利用氧·乙炔割枪清理各补强筋板和端盖的夹角坡口表面，再通过球磨机自身转动装置，把补强筋板三侧的焊缝焊接位置都移动到平焊位置，按照先全部打底焊接确认无任何缺陷再焊接下一层，填充层采用多层多道焊接方法，确认无任何焊接缺陷后进行盖面层焊接，盖面层要保证焊脚尺寸大小，焊缝圆滑过渡，然后利用角磨机修磨焊缝表面，通过无损检测符合焊接要求和工艺评定规范后交付使用。

2.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述的端盖开裂R角外侧单面形成的V型坡口的角度为45°。

3.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述端盖开裂R角内外侧焊缝焊接时，焊枪作直线或划三角形运丝方法进行焊接。

4.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述端盖开裂R角内外侧焊缝焊接时，打底层焊接电流为220-260Ａ，电压为26±1Ｖ，焊接速度为15±1cm/min；填充层和盖面层的焊接电流为280-360Ａ，电压为30±1V，焊接速度为25±1cm/min。

5.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述补强筋板的底面利用机械加工的倒角为45°。

6.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述补强筋板焊接时，焊枪作直线或斜圆圈形运丝进行焊接。

7.根据权利要求1所述的一种大型球磨机端盖开裂的在线焊接修复方法，其特征是，所述补强筋板共有8块。

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