专利名称：一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法
技术领域：
本发明涉及的是油田抽油机齿轮及轴的堆焊修复法。
背景技术：
在油田，抽油机是在露天运转，四季温度变化大，在使用过程中其齿轮和轴常因腐蚀、冲击、疲劳、过载而造成打齿、磨损，变速箱体也会产生裂纹。常规的齿轮焊接修复方法有气体保护电弧焊法和用标准焊条的手工堆焊方法，这些方法都没有针对抽油机低速运转的特点，在实际应用中存在以下不足一是修复工艺繁琐，实施难度大，成本高；二是修复后零件的物理化学性能达不到使用要求，不耐低温、不耐冲击、不耐腐蚀，不耐磨损；三是修复后的零件很难进行机械加工，有的零件修复后还要进行热处理工艺。
发明内容
本发明研制一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，它解决了已有的修复方法存在的工艺复杂、修复后的零件物理化学性能达不到要求、修复后的零件很难进行机械加工的问题。本发明的一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法是按如下步骤进行的1、对待修复部件表面进行清理，并进行预热处理，预热温度为500℃～800℃，做烘干排氢准备焊修；2、在部件损坏部位的表面用叠加施焊的方法采用三种焊条依次堆焊过渡层、耐磨层和加工层；过渡层的焊层厚度为1～5mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB160～180；耐磨层的焊接温度为750℃～900℃，焊层厚度为4～8mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB250～260；加工层的焊接温度为750℃～900℃，焊层厚度为2～4mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB180～210；3、将堆焊修复的部件在室温下以每小时200℃～300℃的速度降温；4、对部件进行机械加工，直至尺寸标准。在第2步骤中，焊接每一堆焊层时，根据厚度焊一遍或几遍，每一遍都是由若干相叠加的焊道形成，新焊道要覆盖前一焊道1/3的宽度，这样会使热度合理，而且堆焊的融合性良好。堆焊修复的部件在降温时，如室温低于16℃，需用硅酸铝盐棉覆盖降温。此过程的作用是防止裂纹，增加强度，排出应力，保证焊接修复的部件达到使用要求，并易于加工。在堆焊过渡层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的64％～66％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)35～39、萤石(CaF2≥98％)23～27、石英(SiO2≥98％)3.5～4.5、人造金红石(TiO2≥90％)3.5～4.5、钛铁(Ti≥27％)8～9、钼铁(Mo≥50％)2～2.5、钒铁(V≥50％)0.25～0.35、锰铁(Mn≥72％)4～5、45#硅铁(Si≥45％)3～4、铬铁(Cr≥40％)2.5～3.4、镍粉(Ni≥98％)0.3～0.4、白土子(CaO≥17％；MgO≥22％、SiO2≥32％；Al2O3≥4％；P≤0.02％；S≤0.02％)1.5～2、铁粉(Fe≥98％)5.5～6、碱(无水Na2CO3)0.6～0.69、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～7；在堆焊耐磨层时，所用焊条的焊芯为08A铁芯，焊芯为焊条重量的62％～64％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)33～37、萤石(CaF2≥98％)23～26、石英(SiO2≥98％)4～4.5、长石(CaO≥62％；K2O2、Na2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.5～3、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％、K2O和Na2O≥7％)1.2～1.6、铬铁(Cr≥40％)3.2～3.8、锰铁(Mn≥72％)5～6、45#硅铁(Si≥45％)4～4.5、钼铁(Mo≥50％)2.5～3、钒铁(V≥50％)0.4～0.45、钨粉(W≥96％)0.25～0.3、镍粉(Ni≥98％)0.4～0.45、人造金红石(TiO2≥90％)4.5～5、钛铁(Ti≥27％)9.5～10、碱(无水Na2CO3)0.75～0.80、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～5.8；在堆焊加工层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的64％～66％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)43～47、萤石(CaF2≥98％)19～21、石英(SiO2≥98％)4～5、长石(CaO≥62％；K2O、Na2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.5～3、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％；K2O、Na2O≥7％)1.6～2、铬铁(Cr≥40％)2.5～3、锰铁(Mn≥72％)9～9.5、钼铁(Mo≥50％)5.2～5.8、45#硅铁(Si≥45％)3.8～4.2、人造金红石(TiO2≥90％)2.8～3.2、碱(无水Na2CO3)0.86～0.98、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～5.7。以上焊接过渡层、耐磨层和加工层时所用焊条的焊芯的直径为3.2mm或4.0mm。上述焊接过程都将前一次的焊接堆积层作为下一层焊接时的热影响区，将堆焊产生的新的焊接热影响区的适宜温度区叠加在先前堆积的焊道形成的热影响区的硬部件上，从而形成一定程度的回火往复焊接，使该热影响区中的金相贝氏体组织不会因迅速降温而改变。本发明避免了焊接后的热处理，并且使修复后零件的物理化学性能得到改善和加强。本发明的修复方法适合于45#铸钢和35CrMo合金钢制成的抽油机的齿轮和轴，其过渡层的特点是溶池较大而深，与母材融合好，并提高了以后焊接层与基材的附着力，过渡层的组织生成珠光体＜10％，呈等轴状铁素体，晶粒度达6级；其耐磨层在焊条的药皮中增加了Mn、V、Ni、Cr、Mo、W合金元素，使焊层比原件更耐磨、更耐腐蚀、更抗疲劳、更耐低温，该层提高了焊件的机械性能和硬度，提高了焊件的使用寿命；其加工层的主要合金元素与耐磨层的相同，但其硬度比耐磨层要软，因此适合于直接进行机械加工。本发明的修复方法所使用的三种焊条同时配套使用，使焊层的结合力、硬度、化学成份成为合理的整体。本发明适用于对低速运转的抽油机零部件进行堆焊修复。本发明的叠加焊接工艺形成的焊前预热和焊后的回火作用便于消除焊层内的焊接应力，从而全面的提高了焊修后齿轮及轴的使用性能。本发明还具有工艺简单、操作方便、成本低的优点，其修复后的零件更能适应工作环境的要求，修复件的使用寿命大于原件，修复成本仅为购买新零件的60％。
具体实施例方式本实施方式的抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法是按如下步骤进行的1、对待修复部件表面进行清理，去油污、除掉杂质和铁锈、必要时对裂纹及疲劳层进行清除处理，在700℃下预热，并烘干排氢准备焊修；2、在部件损坏部位的表面采用叠加施焊的方法依次堆焊焊接过渡层、耐磨层和加工层；过渡层的焊接厚度为2～4mm，焊接电流为100安培，焊层的布氏硬度为HB170～175；耐磨层的焊接温度为800℃，焊层厚度为5～7mm，焊接电流为100安培，焊层的布氏硬度为HB257～258；加工层的焊接温度为800℃，焊层厚度为3～3.5mm，焊接电流为100安培，焊层的布氏硬度为HB180～210；将堆焊修复的部件在20℃室温下以每小时250～280℃的速度降温；4、对部件进行机械加工，恢复尺寸标准。在堆焊过渡层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的65％，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)37、萤石(CaF2≥98％)24.6、石英(SiO2≥98％)4、人造金红石(TiO2≥90％)4、钛铁(Ti≥27％)8.5、钼铁(Mo≥50％)2.3、钒铁(V≥50％)0.30、锰铁(Mn≥72％)4.6、45#硅铁(Si≥45％)3.4、铬铁(Cr≥40％)2.9、镍粉(Ni≥98％)0.34、白土子(CaO≥17％；MgO≥22％、SiO2≥32％；Al2O3≥4％；P≤0.02％；S≤0.02％)1.7、铁粉(Fe≥98％)5.7、碱(无水Na2CO3)0.64、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02；在堆焊耐磨层时，所用焊条的焊芯为08A铁芯，焊芯为焊条重量的63％，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)34、萤石(CaF2≥98％)24.4、石英(SiO2≥98％)4.2、长石(CaO≥62％；K2O2、N2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.8、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％；K2O、Na2O≥7％)1.4、铬铁(Cr≥40％)3.5、锰铁(Mn≥72％)5.5、45#硅铁(Si≥45％)4.2、钼铁(Mo≥50％)2.8、钒铁(V≥50％)0.42、钨粉(W≥96％)0.25～0.3、镍粉(Ni≥98％)0.42、人造金红石(TiO2≥90％)4.8、钛铁(Ti≥27％)9.7、碱(无水Na2CO3)0.78、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.8；在堆焊加工层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的65％，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)45、萤石(CaF2≥98％)20、石英(SiO2≥98％)4.4、长石(CaO≥62％；K2O2、N2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.7、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％；K2O、Na2O≥7％)1.85、铬铁(Cr≥40％)2.7、锰铁(Mn≥72％)9.2、钼铁(Mo≥50％)5.5、45#硅铁(Si≥45％)4、人造金红石(TiO2≥90％)3、碱(无水Na2CO3)0.92、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.73。以上制做焊条的原料均可在锦州焊接金属材料厂购买。焊接过渡层的焊条属低氢碱性直流中炭钢低合金钢打底堆焊焊条，耐磨层和加工层的焊条为低氢碱性中炭钢低合金钢堆焊焊条，三种焊条配套使用才能达到最佳效果。焊条的溶敷金属的化学成份如下表所列
权利要求
1.一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，它是按如下步骤进行的1、对待修复部件表面进行清理，其特征在于清理后进行预热排氢处理，预热温度为500℃～800℃；2、在部件损坏部位的表面用叠加施焊的方法采用三种焊条依次堆焊过渡层、耐磨层和加工层；过渡层的焊层厚度为1～5mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB160～180；耐磨层的焊接温度为750℃～900℃，焊层厚度为4～8mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB250～260；加工层的焊接温度为750℃～900℃，焊层厚度为2～4mm，焊接电流为90～120安培，焊层的布氏硬度为HB180～210；3、将堆焊修复的部件在室温下以每小时200℃～300℃的速度降温。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，其特征在于在第2步骤中，焊接每一堆焊层时，根据厚度焊一遍或几遍，每一遍都是由若干相叠加的焊道形成，新焊道要覆盖前一焊道1/3的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，其特征在于堆焊修复的部件在降温时，如室温低于16℃，需用硅酸铝盐棉覆盖降温。
4.根据权利要求1所述的一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，其特征在于在堆焊过渡层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的64％～66％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)35～39、萤石(CaF2≥98％)23～27、石英(SiO2≥98％)3.5～4.5、人造金红石(TiO2≥90％)3.5～4.5、钛铁(Ti≥27％)8～9、钼铁(Mo≥50％)2～2.5、钒铁(V≥50％)0.25～0.35、锰铁(Mn≥72％)4～5、45#硅铁(Si≥45％)3～4、铬铁(Cr≥40％)2.5～3.4，镍粉(Ni≥98％)0.3～0.4、白土子(CaO≥17％；MgO≥22％、SiO2≥32％；Al2O3≥4％；P≤0.02％；S≤0.02％)1.5～2、铁粉(Fe≥98％)5.5～6、碱(无水Na2CO3)0.6～0.69、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～7；在堆焊耐磨层时，所用焊条的焊芯为08A铁芯，焊芯为焊条重量的62％～64％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)33～37、萤石(CaF2≥98％)23～26、石英(SiO2≥98％)4～4.5、长石(CaO≥62％；K2O2、Na2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.5～3、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％、K2O和Na2O≥7％)1.2～1.6、铬铁(Cr≥40％)3.2～3.8、锰铁(Mn≥72％)5～6、45#硅铁(Si≥45％)4～4.5、钼铁(Mo≥50％)2.5～3、钒铁(V≥50％)0.4～0.45、钨粉(W≥96％)0.25～0.3、镍粉(Ni≥98％)0.4～0.45、人造金红石(TiO2≥90％)4.5～5、钛铁(Ti≥27％)9.5～10、碱(无水Na2CO3)0.75～0.80、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～5.8；在堆焊加工层时，所用焊条的焊芯为08E铁芯，焊芯为焊条重量的64％～66％，其余为焊皮，焊条药皮由以下重量百分比的原料组成大理石(CaCO3≥96％)43～47、萤石(CaF2≥98％)19～21、石英(SiO2≥98％)4～5、长石(CaO≥62％；K2O、Na2O≥12％；Al2O3≥24％；P≤0.02％；S≤0.02％)2.5～3、云母(SiO2≥43％；Al2O3≥35％；K2O、Na2O≥7％)1.6～2、铬铁(Cr≥40％)2.5～3、锰铁(Mn≥72％)9～9.5、钼铁(Mo≥50％)5.2～5.8、45#硅铁(Si≥45％)3.8～4.2、人造金红石(TiO2≥90％)2.8～3.2、碱(无水Na2CO3)0.86～0.98、钾钠水玻璃(模数2.6～3.0M、波美浓度46～49Be)0.02～5.7。
5.根据权利要求1或4所述的一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，其特征在于焊接过渡层、耐磨层和加工层时所用焊条的焊芯的直径为3.2mm或4mm。
全文摘要
一种抽油机齿轮及轴的堆焊修复方法，它涉及的是油田抽油机齿轮及轴的堆焊修复法。它解决了已有的修复方法存在的工艺复杂、修复后的零件物理化学性能达不到要求、修复后的零件很难进行机械加工的问题。它按如下步骤进行1.清理并预热；2.在部件损坏部位的表面用叠加施焊的方法采用三种焊条依次堆焊焊接过渡层、耐磨层和加工层；3.将堆焊修复的部件在室温下以每小时200～300℃的速度降温；4.机械加工。本发明的修复方法适合对4文档编号B23K35/22GK1418755SQ0215733
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年12月23日
发明者顿子江, 曹维福, 顿广宽 申请人:顿子江, 曹维福