CN1328004C - 石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法 - Google Patents

石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法，它选用焊接性优良的碳素钢或低碳合金钢钢板，用卷板机卷制筒体，焊接筒体接缝；使用埋弧自动焊机，选用耐磨型药芯焊丝，在卷成的筒体表面进行堆焊，堆焊层厚度7～12mm，焊接参数：电压30～38V，电流450～480A，直流反接，焊速28～32m/h，预热及层间温度250～350℃，焊后进行炉内缓冷热处理；手工电弧焊焊连接板、冷却水腔；进行筒体接缝焊缝和堆焊层表面探伤检测，最后对筒体端面和堆焊层外圆机加工。用此方法生产的刹车毂具有耐磨性好、热疲劳性能好及与连接板、冷却水腔焊接性好等优点。

Description

石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法
(一)技术领域
本发明涉及石油钻修设备绞车制动系统耐磨刹车毂的制造方法。
(二)背景技术
目前石油钻机、修井机、通井机等钻修设备上绞车用刹车毂的毂体是铸钢件，材质有ZG18CrMnMo、ZG40CrMo、ZG35CrMo、ZG35SiMn等。热处理技术要求是调质和表面淬火。铸造刹车毂存在以下几个问题：第一，刹车毂工作时，因为刹车毂表面温度很高，可达900℃，这时候硬度因温度高而降得很低，耐磨性降低；第二，在松开刹车后，刹车毂表面温度在3-5秒内很快降低，刹车毂因周期性的加热和冷却，承受着交变的热应力、相变应力及摩擦力，产生热疲劳裂纹。导致刹车毂失效方式有二种：热疲劳导致的表面龟裂和磨损。因为铸钢件晶粒粗大，缺陷多，抗热疲劳性能较差；第三，刹车毂是铸钢件的毂体与低碳钢的冷却水套、连接板的焊接结构，而铸钢件与低碳钢的焊接比较困难，需要预热和焊后保温，而且易产生焊接缺陷。石油钻修设备上使用的刹车毂载荷和冲击载荷都比较大，铸钢类刹车毂寿命短，可靠性低，存在着安全隐患。
(三)发明内容
本发明需要解决的问题是提出一种新的刹车毂制造方法，解决传统刹车毂的耐磨性和抗热疲劳性能差、可焊性差等问题。
本发明的目的是这样实现的：选用焊接性优的碳素钢和低合金钢钢板，用卷板机卷制筒体，经过筒体表面堆焊、机加工、焊接连接板和水腔以及无损检测后成活，其制造方法是：
1、选用厚度为20～30mm的材质为低碳普通碳素钢板或低碳优质碳素钢板或低碳低合金结构钢板。
2、根据具体刹车毂的直径尺寸，用卷板机将钢板卷制成筒体。
3、在筒体接缝处开坡口，电弧焊焊接筒体接缝，焊接后进行筒体校圆。
4、筒体接缝焊缝X射线探伤，检查内部焊接缺陷。
5、使用埋弧自动焊机，选用耐磨型药芯焊丝，在卷成的筒体表面进行堆焊，堆焊层厚度7～12mm，焊接参数：电压30～38V，电流450～480A，直流反接，焊速28～32m/h，预热温度及层间温度250～350℃，焊后进行炉内缓冷热处理。
6、在筒体内表面焊接连接板和冷却水腔。
7、堆焊层表面进行无损探伤，主要检查表面微裂纹。
8、使用车床，选用硬质合金焊接刀头刀具，对筒体端面和堆焊层外圆机加工。
本发明的有益效果在于：
1、耐磨性好。因为焊丝是耐磨型药芯焊丝，焊后表面组织内有大量的碳化物硬质点，这些硬质点不会随着刹车温度的升高而降低硬度，因此堆焊层耐磨性比中碳合金铸钢调质及表面感应淬火态的硬化层好。
2、热疲劳性能好。热疲劳性能属于低周疲劳，与材料的塑性变形能力有很大关系，塑性变形能力强，抗热疲劳性能好。显而易见，低碳钢钢板比铸造中碳钢的塑性要好，其原因一是碳量低，二是组织致密，三是晶粒细小，四是内部缺陷少。
3、与其它零件如连接板、冷却水腔的焊接性好，连接板、冷却水腔材质为低碳钢，它们与筒体焊接，不用预热，也不用焊后保温和去应力，传统的铸造刹车毂则需要预热和焊后去应力。
下面结合附图和优选方式对本发明作进一步说明。
(四)附图说明
图1是120吨石油修井机绞车刹车毂结构示意图。
(五)具体实施方式
参见图1，刹车毂筒体1的外表面堆焊耐磨层2，筒体1内表面焊接冷却水腔4及连接板3。本发明制造方法是：
1、下料厚度是30mm的16Mn钢板，用卷板机卷制成筒体1，在筒体接缝处开坡口，电弧焊焊接筒体接缝，焊接后进行筒体校圆，然后对焊缝进行X射线探伤。
2、使用自动埋弧焊电焊机进行筒体1表面堆焊，选用CrMo型耐磨药芯焊丝，采用双焊丝，堆焊层2厚度9～12mm。焊接参数：电压30V，电流480A，连接方式为直流反接，焊速30m/h，预热温度及层间温度280～300℃，焊后炉内缓冷热处理。
3、手工电弧焊焊接连接板3、冷却水腔4，连接板材料16Mn，冷却水腔材料Q235A。
4、堆焊层表面进行磁粉探伤，探伤方法按GB4730-94规定，I级合格。
5、使用立式车床，选用硬质合金刀头刀具，加工筒体端面和堆焊层2外圆成活。
经验证，用本发明方法生产制造的刹车毂，制造成本降低30％，装机后投入使用，服役寿命增加80-100％，有效地减少了修井机的停机维修费用。

Claims (2)

1、一种石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
a、选用厚度20～30mm的材质为低碳普通碳素钢板或低碳优质碳素钢板或低碳低合金结构钢板；
b、根据刹车毂的直径尺寸，用卷板机将钢板卷制成筒体(1)；
c、在筒体接缝处开坡口，电弧焊焊接筒体接缝，焊接后进行筒体校圆；
d、筒体接缝处焊缝X射线探伤；
e、使用埋弧自动焊机，选用耐磨型药芯焊丝，在卷成的筒体(1)表面进行堆焊，堆焊层(2)厚度7～12mm，焊接参数：电压30～38V，电流450～480A，直流反接，焊速28～32m/h，预热温度及层间温度250～350℃，焊后进行炉内缓冷热处理；
f、在筒体(1)内表面焊接连接板(3)和冷却水腔(4)；
g、堆焊层(2)表面进行无损探伤；
h、使用车床，选用硬质合金焊接刀头刀具，对筒体端面和堆焊层(2)外圆机加工。
2、如权利要求1所述石油钻修设备耐磨刹车毂制造方法，其特征在于：卷制筒体(1)所选钢板为16Mn钢板，堆焊层(2)厚度为9～12mm，埋弧自动焊选用CrMo型耐磨药芯焊丝，焊接参数：电压30V，电流480A，焊速30m/h，连接方式为直流反接，预热温度及层间温度280～300℃；堆焊层(2)表面进行磁粉探伤。
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