不銹鋼傳輸帶裂紋修復工藝優化

杜 亮 楊永磊 孫存輝 葛惠琴 趙新文

（1. 中國石油集團公司獨山子石化公司，新疆 獨山子 833699；2. 中國石油集團公司青海油田，青海格爾木煉油廠，青海 格爾木 816000）

0 引言

不銹鋼薄鋼帶焊接最大的難題在于焊接變形、應力集中和背面保護不良易被氧化，造成修復失敗。需要制作專用夾具與保護裝置來提高修復的成功率。我單位經過多次摸索試驗設計制作出了一系列的符合薄鋼帶焊接修復的專用夾具及保護裝置，合理的控制了變形和背面氧化，并研發出消除應力與打磨拋光的工藝措施。

1 簡介

天利實業樹脂裝置包裝車間傳送帶為不銹鋼材質，厚度為1.0～1.5mm，常年滿負荷運轉工作，在運轉過程會出現邊緣開裂。裂紋擴展很快，需要經常修復。主要原因鋼帶運行中出現疲勞載荷、開裂處出現缺口等問題。（如圖1所示）。

經濟損失：發現裂紋要及時修復，否則裂紋過長就無法修復，需要大面積更換或全部更換，換一套新的傳送帶需要約70萬元左右，停工三天（每天生產損失數百萬元）。我單位經過多次摸索試驗設計制作出了一系列的符合薄鋼帶焊接修復的專用夾具及保護裝置，合理的控制了變形和背面氧化，并研發出消除應力與打磨拋光的工藝措施。

2 修復前準備

（1）設備停車斷電，將需要修復的位置停在便于操作且空間稍大的地方，將輸送帶有裂紋部分切割下來，采用一塊同等材質的薄板補貼。（如圖2所示。）；

（2）將傳送帶切割界截面修磨光滑。采用不同等級的拋光砂紙將切割邊緣處進行打磨處理，使切割截面保持光滑不留毛刺。（如圖3所示）；

（3）準備補貼板。切割一塊與鋼帶同等材質等厚度的補貼板，同樣對將補貼板所有截面用不同等級的拋光砂紙打磨光滑；

（4）焊接操作人員的準備要求。要求焊工能熟練操作氬弧焊焊接薄板不銹鋼和障礙焊等焊接技術；

（5）施工機具。電焊機，砂輪機，拋光機，挫刀，砂紙；

（6）焊機要求。要求必須具有高頻引弧和衰減功能的直流氬弧焊機；

（7）焊接材料要求。選用細焊絲，焊絲須具有相應的材質證書與鋼帶材質匹配。焊絲表面無水漬，銹漬等影響焊縫質量的雜質。

3 焊接環境要求

（1）氬弧焊風速小于2m/s；

（2）焊接電弧區域1m范圍內相對濕度不得大于90%；

（3）焊件溫度不得低于5℃；

（4）當焊件表面有濕度，刮風期間，焊件表面灰塵等，嚴禁焊接；

（5）焊件表面必須用丙酮擦洗干凈。

4 焊前組對

（1）將鋼帶切割面打磨光滑，不得有毛刺，對切割面，補貼板用丙酮清洗干凈，涼干；

（2）將鋼帶與補貼板使用專用夾具（如圖4所示），鑲嵌固定，不得強行組對，避免產生較大應力變形；

（3）固定點焊，將鋼帶與補貼板點焊牢固，采用密集型點固法，點與點間隔不大于10mm。（如圖5所示）；

（4）對口間隙不易余留過大，間隙要小于0.2mm。間隙過大，焊接后容易產生波浪變形；

（5）焊前用酮清洗坡口。

5 焊接的難度

（1）薄鋼帶（1.5mm）焊接需采用氬弧焊單面焊雙面成型工藝；

（2）鋼帶焊接過程中產生的焊接應力變形控制及應力消除困難；

（3）焊接位置狹窄，障礙物影響焊接，操作困難。

6 焊接工藝參數

焊接工藝參數如表1所示。

7 修復工藝過程

（1）設計制作專用工裝夾具。焊接前在自行設計制作出剛性固定及保護裝置，防止焊接產生變形（如圖6所示），該工裝并獲得國家實用新型專利一項。該工裝是為了達到方便快捷的目的，提高焊接及修復質量和速度，減少焊接變形及焊接缺陷，降低操作人員勞動強度，而設計的多功能工裝夾具新產品。該裝置結構簡單，可以提高焊接質量和工裝夾具使用率，節約能源，本裝置還可以焊接不銹鋼、合金鋼、碳素鋼等多種金屬材質板材，保證焊接質量的同時，降低勞動強度和成本。使用時在焊縫的兩側使用該夾具對鋼板進行強制固定，防止焊后產生變形，在一側壓板上安裝螺栓對加緊機構形成外力，螺栓安裝有手輪方便操作，下方安裝有充氣嘴，充氣嘴安裝有控制流量的開關，可近距離實現關停保護氣體，保證焊接質量，節約保護氣，底板和壓板端部連接處采用螺栓連接，可根據現場情況進行安裝和拆卸。該實用新型安裝方便靈活，便于加工制作，成本低，可用于各類金屬薄板的焊接，市場潛力大，利于推廣；

表1 焊接工藝參數

（2）在焊接前在鋼帶焊縫端處安裝引弧板（如圖7所示），防止焊接時母材邊緣產生產生缺口裂紋；

（3）焊接順序。先焊接橫向焊縫，后焊接兩側的縱向焊縫，當橫向焊縫焊完后，立即對焊縫正面，背面敲擊釋放應力，待應力消除后，再焊接下一道焊縫；

①先焊梯型長焊縫，順時針焊接，第一道焊縫焊接完畢，對此焊縫進行消除應力，焊縫背面墊一塊長20×10×2cm的墊鐵，正面采用鐵錘對焊縫進行敲擊，釋放應力，使焊縫及補貼板形成一個平面，使焊接區沒有局部彈性變形，使焊縫恢復初始狀態；

②待長焊縫應力消除后，將固定夾具移至右邊短焊縫，焊接方向由里向外，這樣能使焊接應力不能聚集在焊接區中心，使應力由里向外釋放，當此焊接完畢后，進行敲擊消除應力后再進行左邊短焊縫的焊接；

（4）當所有焊縫焊接完畢后，對焊接區域進行消除應力處理，使焊接區與整體鋼帶形成一個整體平面，沒有局部形成彈性變形現象；

（5）拋光處理。對焊縫進行拋光處理前，先將引弧板切割下來，不能強行掰斷，拆除引弧板后，將引弧板邊緣用刀挫修磨圓滑過渡，不得使用磨光機修磨。對使用焊縫進行拋光處理，處理過程，先用粗砂進行第一道打磨，再用細砂進行第二道打磨，完后將所有焊縫進行光處理。（如圖8所示）。

8 結語

采用梯形補貼板，是為了阻止鋼帶產生裂紋向外延伸，梯形補貼板底角呈45o，梯形兩斜邊可以有效防止鋼帶在運行過程中，不易與鋼帶受力面平行，可使縱向受力面得到有效釋放，上邊角呈R30o的圓角，可避免尖角產生應力集中出現裂紋，補貼板的收弧處添加引弧板，可以有效防止收弧處產生缺口裂紋。

按照以上焊接質量關鍵環節的控制因素執行，能有效控制焊接變形，保證焊接質量，此類薄鋼板的傳送帶修復均能可靠修復，并能保證其使用周期。