CN114393340A - 一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其采用电弧热焊法，选用Z208焊条，通过预热以及焊后缓冷550℃～750℃，实现现场加热，控温、保温能力满足焊接工艺的要求；本发明还通过设置简易的焊接辅助装置，采用刚性固定法对泵体外壳进行固定，有效防止泵体外壳在焊接过程中的变形量；同时，本发明不但投资费用低，现场操作维护方便，修复时间短，关键是焊接修复后大型水泵外壳，冶金结合的焊接层符合周期性使用。

Description

一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺。

背景技术

大型离心泵广泛用于电力、冶金、煤炭、建材等行业，其核心组成部分有电机、叶轮和泵体外壳等。大型离心泵的工作原理为：离心泵由电动机带动，泵体以及吸入管路内充满液体，电机带动叶轮高速旋转，叶轮又带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘并以较高的压强沿泵体外壳排出口流出。为了保证离心泵设备长时间的运转，离不开设备各种零部件的定期检修和保养，但是核心部件叶轮与泵壳有时在设备检修拆分和组装过程中，由于用力不均较容易造成铸铁件水泵外壳处开裂，如图1和图2所示的泵体外壳6，其外壳本体6.1与排出管6.2的交接处在使用过程中容易形成开裂处6.3，会直接导致不能正常使用，如果更换新的水泵外壳，新的水泵外壳的局部会跟原有磨损的零部件尺寸不符，不能直接使用，如果送厂家修复不仅周期长而且浪费采购成本，若采用现场焊接修复，则存在的以下问题：

(1)、因铸铁件水泵外壳材质为灰口铸铁，其强度低，基本没有塑性，同时，较高的碳含量以及S、P含量也增加了焊接冷却速度的变化以及冷热裂纹发生的敏感性，特别表现在焊接接头容易形成白口和产生裂纹。

(2)、因铸铁件水泵外壳是不规则圆形筒体，并高精度安装配套安装叶轮相关零部件，防止焊接时若产生较大的变形量，则会影响其它零部件的安装。

发明内容

针对在背景技术中存在的现有水泵外壳开裂位置不便焊接修复的问题，本发明提供了一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其通过简易的焊接辅助装置，采用刚性固定法，有效防止泵体外壳在焊接过程中的变形量，不但投资费用低，现场操作维护方便，修复时间短，而且焊接修复后大型水泵外壳，其冶金结合的焊接层能够符合周期性使用的要求。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

本发明一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，所述泵体外壳材质为灰口铸铁，其包括整体呈圆筒状截面呈弧形状的外壳本体，其边沿连通设置有排出管，开裂处呈弧形状并位于排出管与外壳本体的连接处；在开裂处开设V型坡口并通过焊接辅助装置将泵体外壳刚性固定后进行焊接修复，所述焊接辅助装置包括结构件支撑架和两块呈圆形状并与外壳本体侧面相适配的侧面固定板；所述结构件支撑架包括底板和垂直间隔设置在底板上的两块支撑板，两块支撑板的上部相对应开设有通孔，通孔至底板的间距大于外壳本体的半径；将两块所述侧面固定板分别设置在外壳本体两侧并通过若干紧固件固定，在两者中心处分别开设中心轴孔并在两个中心轴孔内设置有转动轴，将转动轴的两端分别可转动设置在两个通孔内；所述焊接工艺步骤如下：

步骤一、焊接准备

1.1)、焊接设备：数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机，打底层焊接材料采用φ3.2mm的Z208焊条，填充层和盖面层焊接材料采用φ4.0mm的Z208焊条；

1.2)、加热装置：氧·乙炔火焰预热，加热炉热处理；

1.3)、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、样板、测温仪、放大镜、保温棉；

1.4)、焊件材料：灰口铸铁；

1.5)、焊前堆焊要求：通过手工角磨机清理磨损表面去除铁锈、油脂、水分，使用氧·乙炔火焰预热至设定温度；

1.6)、焊接位置：整体弧形焊在4点至12点至7点位置焊接，采用V型坡口；

1.7)、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材；

1.8)、焊接工艺参数：根据焊接设备、焊接材料、焊件材质以及焊接要求制定焊接参数；

步骤二、焊接实施；

2.1)、采用氧·乙炔火焰在V型坡口及两侧整体加热并采用测温枪在全位置焊缝两侧进行温度验证，待达到设定温度后，通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条在整体焊缝弧形的12点、3点及9点底层固定点焊；

2.2)、通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条进行打底层的焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法采用小月牙形，电流90-130A，弧长采用12-18mm，焊接方向由两弧形对称焊接，顺序为：一半从4点至3点至12点，另一半从7点至9点至12点，头尾全位置焊接完成后，立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；

2.3)、控制层间温度继续保持在设定温度，通过焊接设备采用φ4.0mm的Z208焊条进行填充层和盖面层焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法为正三角形，电流150-180A，弧长采用16-24mm，焊接方向由采用两弧形对称焊接，顺序为：一半4点至3点至12点至11点，另外一半7点至9点至12点1点，头尾完全覆盖，焊接完成后确保堆焊层盖面高于母材，然后立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；

2.4)、整体焊接完成后，立即拆分焊接辅助装置并将泵体外壳送入加热炉进行700-900℃消除应力处理，并随炉缓冷至250℃后出炉，再采用保温棉整体包扎并冷却到室温，最后通过检测探伤确认无然后缺陷后，利用手工角磨机精确研磨焊缝并采用样板比对，恢复使用公差尺寸。

进一步地，所述外壳本体两侧边沿分别设置有凸起，所述侧面固定板的内侧边沿设置有与外壳本体的凸起相适配的防变形槽，两块侧面固定板的防变形槽分别卡于外壳本体两侧边沿的凸起外侧。

进一步地，所述结构件支撑架包括底板和垂直间隔设置在底板上的两块支撑板，两块支撑板的上部相对应开设有通孔，通孔至底板的间距大于外壳本体的半径，所述转动轴的两端分别可转动设置在两个通孔内。

进一步地，所述转动轴的一端部中心处固定设置有把手。

进一步地，所述把手呈“Z”形。

进一步地，所述紧固件包括相适配的锁紧螺杆和锁紧螺帽。

进一步地，所述紧固件为4个，均匀设置在两块侧面固定板之间。

进一步地，所述焊接设备为型号为HT400D或HT500D数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机。

进一步地，打底层焊接时，焊接电流为95A，电弧电压为24±1V，焊接速度为17±1cm/min；填充层和盖面层焊接时，焊接电流为160A，电弧电压为26±1V，焊接速度为19±1cm/min。

进一步地，采用氧·乙炔火焰在V型坡口及两侧20-30mm整体加热,所要达到的设定温度为600-700℃，填充层及盖面层焊接时的层间温度为600-700℃。

相对于现有技术，本发明所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其采用电弧热焊法，选用Z208焊条，通过预热以及焊后缓冷550℃～750℃，实现现场加热，控温、保温能力满足焊接工艺的要求；本发明通过设置简易的焊接辅助装置，采用刚性固定法对泵体外壳进行固定，有效防止泵体外壳在焊接过程中的变形量；同时，本发明不但投资费用低，现场操作维护方便，修复时间短，关键是焊接修复后大型水泵外壳，冶金结合的焊接层符合周期性使用。

附图说明

图1为本发明中焊接辅助装置的结构示意图；

图2为本发明中焊接辅助装置的爆炸示意图；

图中：1、结构件支撑架；1.1、底板；1.2、支撑板；1.3、通孔；2、侧面固定板；2.1、中心轴孔；2.2、防变形槽；2.3、连接孔；3、转动轴；4、紧固件；4.1、锁紧螺杆；4.2、锁紧螺帽；5、把手；6、泵体外壳；6.1、外壳本体；6.2、排出管；6.3、开裂处；6.4、凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

本发明一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，所述泵体外壳6材质为灰口铸铁，其包括整体呈圆筒状截面呈弧形的外壳本体6.1，其边沿连通设置有排出管6.2，开裂处6.3呈弧形状并位于排出管6.2与外壳本体6.1的连接处，在开裂处6.3开设V型坡口并通过焊接辅助装置将泵体外壳6刚性固定后进行焊接修复，所述焊接辅助装置包括结构件支撑架1和两块呈圆形状并与外壳本体6.1侧面相适配的侧面固定板2；所述结构件支撑架1包括底板1.1和垂直间隔设置在底板1.1上的两块支撑板1.2，两块支撑板1.2的上部相对应开设有通孔1.3，通孔1.3至底板1.1的间距大于外壳本体6.1的半径；将两块所述侧面固定板2分别设置在外壳本体6.1两侧并通过若干紧固件4固定，在两者中心处分别开设中心轴孔2.1并在两个中心轴孔2.1内设置有转动轴3，将转动轴3的两端分别可转动设置在两个通孔1.3内；所述焊接工艺步骤如下：

焊接工艺路线：开裂处6.3焊缝定位--切割V型坡口--预热--底层焊接--锤击焊缝表面--确认缺陷--控制层间温度--填充层焊接--锤击焊缝表面--确认缺陷--盖面焊接--确认缺陷--焊后炉内缓冷--手工研磨--检测验收--交付使用。

步骤一、焊接准备

1.1、焊接设备：型号为HT400D或HT500D数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机，打底层焊接材料采用φ3.2mm的Z208焊条，填充层和盖面层焊接材料采用φ4.0mm的Z208焊条；

1.2、加热装置：氧·乙炔火焰预热，加热炉热处理；

1.3、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、样板、测温仪、放大镜、保温棉；

1.4、焊件材料：灰口铸铁；

1.5、焊前堆焊要求：通过手工角磨机清理磨损表面去除铁锈、油脂、水分，使用氧·乙炔火焰预热至600-700℃；

1.6、焊接位置：整体弧形焊缝，在4点至12点至7点位置焊接，采用V型坡口；

1.7、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材；

1.8、焊接工艺参数：根据焊接设备、焊接材料、焊件材质以及焊接要求制定焊接参数；

焊接工艺参数

步骤二、焊接实施；

2.1、因焊缝组对不留间隙，焊缝没有自由热胀冷缩的余地，故采用氧·乙炔火焰在V型坡口及两侧20-30mm整体加热并采用测温枪在全位置焊缝两侧进行温度验证，对于焊接处刚性小，焊缝有一定的热胀冷缩余地，待温度达到600-700℃后，通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条在整体焊缝弧形的12点、3点及9点底层固定点焊，有利于精度组对后焊接变形量控制；

2.2、通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条进行打底层的焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法采用小月牙形，电流90-130A，优选95A，弧长采用12-18mm，有利于药皮熔化，同时有利于石墨向熔池中过渡，焊接方向由两弧形对称焊接，顺序为：一半从4点至3点至12点，另一半从7点至9点至12点，头尾全位置焊接完成后，立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；

2.3、控制层间温度继续保持在600-700℃，通过焊接设备采用φ4.0mm的Z208焊条进行填充层和盖面层焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法为正三角形，电流150-180A，优选160A，弧长采用16-24mm，有利于药皮熔化，同时有利于石墨向熔池中过渡，焊接方向由采用两弧形对称焊接，顺序为：一半4点至3点至12点至11点，另外一半7点至9点至12点1点，头尾完全覆盖，焊接完成后确保堆焊层盖面高于母材，然后立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；本步骤中，堆焊层盖面要高于母材，便于手工研磨跟母材圆滑过渡。

2.4、整体焊接完成后，立即拆分焊接辅助装置并将泵体外壳6送入加热炉进行700-900℃消除应力处理，并随炉缓冷至250℃后出炉，再采用保温棉整体包扎并冷却到室温，最后通过检测探伤确认无然后缺陷后，利用手工角磨机精确研磨焊缝并采用样板比对，恢复使用公差尺寸。

本实施例中，若所述外壳本体6.1两侧边沿分别设置有凸起6.4，所述侧面固定板2的内侧边沿设置有与外壳本体6.1的凸起6.4相适配的防变形槽2.2，两块侧面固定板2的防变形槽2.2分别卡于外壳本体6.1两侧边沿的凸起6.4外侧，有效防止外壳本体6.1在焊接时发生变形。

本实施例中，所述结构件支撑架1包括底板1.1和垂直间隔设置在底板1.1上的两块支撑板1.2，两块支撑板1.2的上部相对应开设有通孔1.3，通孔1.3至底板1.1的间距大于外壳本体6.1的半径，所述转动轴3的两端分别可转动设置在两个通孔1.3内。

本实施例中，为便于泵体外壳6刚性固定后可以转动，所述转动轴1.3的一端部中心处固定设置有把手5；进一步地，所述把手5呈“Z”形，便于对刚性固定后的外壳本体6.1的转动。

本实施例中，所述紧固件3包括相适配的锁紧螺杆4.1和锁紧螺帽4.2，两块侧面固定板2上相对应开设若干连接孔2.3，然后通过锁紧螺杆4.1穿过相对应的连接孔2.3并通过锁紧螺帽4.2连接固定；进一步地，所述紧固件3为4个，均匀设置在两块侧面固定板2之间。

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 (10)

1.一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，所述泵体外壳(6)材质为灰口铸铁，其包括整体呈圆筒状截面呈弧形状的外壳本体(6.1)，其边沿连通设置有排出管(6.2)，开裂处(6.3)呈弧形状并位于排出管(6.2)与外壳本体(6.1)的连接处，其特征在于，在开裂处(6.3)开设V型坡口并通过焊接辅助装置将泵体外壳(6)刚性固定后进行焊接修复，所述焊接辅助装置包括结构件支撑架(1)和两块呈圆形状并与外壳本体(6.1)侧面相适配的侧面固定板(2)；所述结构件支撑架(1)包括底板(1.1)和垂直间隔设置在底板(1.1)上的两块支撑板(1.2)，两块支撑板(1.2)的上部相对应开设有通孔(1.3)，通孔(1.3)至底板(1.1)的间距大于外壳本体(6.1)的半径；将两块所述侧面固定板(2)分别设置在外壳本体(6.1)两侧并通过若干紧固件(4)固定，在两者中心处分别开设中心轴孔(2.1)并在两个中心轴孔(2.1)内设置有转动轴(3)，将转动轴(3)的两端分别可转动设置在两个通孔(1.3)内；所述焊接工艺步骤如下：

步骤一、焊接准备

1.1)、焊接设备：数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机，打底层焊接材料采用φ3.2mm的Z208焊条，填充层和盖面层焊接材料采用φ4.0mm的Z208焊条；

1.2)、加热装置：氧·乙炔火焰预热，加热炉热处理；

1.3)、辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、样板、测温仪、放大镜、保温棉；

1.4)、焊件材料：灰口铸铁；

1.5)、焊前堆焊要求：通过手工角磨机清理磨损表面去除铁锈、油脂、水分，使用氧·乙炔火焰预热至设定温度；

1.6)、焊接位置：整体弧形焊在4点至12点至7点位置焊接，采用V型坡口；

1.7)、焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材；

1.8)、焊接工艺参数：根据焊接设备、焊接材料、焊件材质以及焊接要求制定焊接参数；

步骤二、焊接实施；

2.1)、采用氧·乙炔火焰在V型坡口及两侧整体加热并采用测温枪在全位置焊缝两侧进行温度验证，待达到设定温度后，通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条在整体焊缝弧形的12点、3点及9点底层固定点焊；

2.2)、通过焊接设备采用φ3.2mm的Z208焊条进行打底层的焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法采用小月牙形，电流90-130A，弧长采用12-18mm，焊接方向由两弧形对称焊接，顺序为：一半从4点至3点至12点，另一半从7点至9点至12点，头尾全位置焊接完成后，立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；

2.3)、控制层间温度继续保持在设定温度，通过焊接设备采用φ4.0mm的Z208焊条进行填充层和盖面层焊接，焊条的水平夹角为75-90°，运条方法为正三角形，电流150-180A，弧长采用16-24mm，焊接方向由采用两弧形对称焊接，顺序为：一半4点至3点至12点至11点，另外一半7点至9点至12点1点，头尾完全覆盖，焊接完成后确保堆焊层盖面高于母材，然后立即采用锤击使焊缝表面布满麻坑，消除焊接应力；

2.4)、整体焊接完成后，立即拆分焊接辅助装置并将泵体外壳(6)送入加热炉进行700-900℃消除应力处理，并随炉缓冷至250℃后出炉，再采用保温棉整体包扎并冷却到室温，最后通过检测探伤确认无然后缺陷后，利用手工角磨机精确研磨焊缝并采用样板比对，恢复使用公差尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述外壳本体(6.1)两侧边沿分别设置有凸起(6.4)，所述侧面固定板(2)的内侧边沿设置有与外壳本体(6.1)的凸起(6.4)相适配的防变形槽(2.2)，两块侧面固定板(2)的防变形槽(2.2)分别卡于外壳本体(6.1)两侧边沿的凸起(6.4)外侧。

3.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述结构件支撑架(1)包括底板(1.1)和垂直间隔设置在底板(1.1)上的两块支撑板(1.2)，两块支撑板(1.2)的上部相对应开设有通孔(1.3)，通孔(1.3)至底板(1.1)的间距大于外壳本体(6.1)的半径，所述转动轴(3)的两端分别可转动设置在两个通孔(1.3)内。

4.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述转动轴(1.3)的一端部中心处固定设置有把手(5)。

5.根据权利要求4所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述把手(5)呈“Z”形。

6.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述紧固件(3)包括相适配的锁紧螺杆(4.1)和锁紧螺帽(4.2)。

7.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述紧固件(3)为4个，均匀设置在两块侧面固定板(2)之间。

8.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：所述焊接设备为型号为HT400D或HT500D数字化控制逆变式手工焊条电弧焊和氩弧焊合并用直流焊机。

9.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：打底层焊接时，焊接电流为95A，电弧电压为24±1V，焊接速度为17±1cm/min；填充层和盖面层焊接时，焊接电流为160A，电弧电压为26±1V，焊接速度为19±1cm/min。

10.根据权利要求1所述的一种大型泵体外壳开裂处焊接工艺，其特征在于：采用氧·乙炔火焰在V型坡口及两侧20-30mm整体加热,所要达到的设定温度为600-700℃，填充层及盖面层焊接时的层间温度为600-700℃。

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