杜 亮 楊永磊 孫存輝 葛惠琴 趙新文

（1. 中國石油集團(tuán)公司獨山子石化公司，新疆 獨山子 833699；2. 中國石油集團(tuán)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(yīng)力集中和背面保護(hù)不良易被氧化，造成修復(fù)失敗。需要制作專用夾具與保護(hù)裝置來提高修復(fù)的成功率。我單位經(jīng)過多次摸索試驗設(shè)計制作出了一系列的符合薄鋼帶焊接修復(fù)的專用夾具及保護(hù)裝置，合理的控制了變形和背面氧化，并研發(fā)出消除應(yīng)力與打磨拋光的工藝措施。

1 簡介

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

經(jīng)濟(jì)損失：發(fā)現(xiàn)裂紋要及時修復(fù)，否則裂紋過長就無法修復(fù)，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(chǎn)損失數(shù)百萬元）。我單位經(jīng)過多次摸索試驗設(shè)計制作出了一系列的符合薄鋼帶焊接修復(fù)的專用夾具及保護(hù)裝置，合理的控制了變形和背面氧化，并研發(fā)出消除應(yīng)力與打磨拋光的工藝措施。

2 修復(fù)前準(zhǔn)備

（1）設(shè)備停車斷電，將需要修復(fù)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(zhì)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(jìn)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(zhǔn)備補貼板。切割一塊與鋼帶同等材質(zhì)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(zhǔn)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(shù)；

（5）施工機(jī)具。電焊機(jī)，砂輪機(jī)，拋光機(jī)，挫刀，砂紙；

（6）焊機(jī)要求。要求必須具有高頻引弧和衰減功能的直流氬弧焊機(jī)；

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

3 焊接環(huán)境要求

（1）氬弧焊風(fēng)速小于2m/s；

（2）焊接電弧區(qū)域1m范圍內(nèi)相對濕度不得大于90%；

（3）焊件溫度不得低于5℃；

（4）當(dāng)焊件表面有濕度，刮風(fēng)期間，焊件表面灰塵等，嚴(yán)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(chǎn)生較大應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)生的焊接應(yīng)力變形控制及應(yīng)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(shù)

焊接工藝參數(shù)如表1所示。

7 修復(fù)工藝過程

（1）設(shè)計制作專用工裝夾具。焊接前在自行設(shè)計制作出剛性固定及保護(hù)裝置，防止焊接產(chǎn)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(dá)到方便快捷的目的，提高焊接及修復(fù)質(zhì)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(shè)計的多功能工裝夾具新產(chǎn)品。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以提高焊接質(zhì)量和工裝夾具使用率，節(jié)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(zhì)板材，保證焊接質(zhì)量的同時，降低勞動強度和成本。使用時在焊縫的兩側(cè)使用該夾具對鋼板進(jìn)行強制固定，防止焊后產(chǎn)生變形，在一側(cè)壓板上安裝螺栓對加緊機(jī)構(gòu)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(guān)，可近距離實現(xiàn)關(guān)停保護(hù)氣體，保證焊接質(zhì)量，節(jié)約保護(hù)氣，底板和壓板端部連接處采用螺栓連接，可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)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(shù)

（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(chǎn)生產(chǎn)生缺口裂紋；

（3）焊接順序。先焊接橫向焊縫，后焊接兩側(cè)的縱向焊縫，當(dāng)橫向焊縫焊完后，立即對焊縫正面，背面敲擊釋放應(yīng)力，待應(yīng)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(jìn)行消除應(yīng)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(jìn)行敲擊，釋放應(yīng)力，使焊縫及補貼板形成一個平面，使焊接區(qū)沒有局部彈性變形，使焊縫恢復(fù)初始狀態(tài)；

②待長焊縫應(yīng)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(yīng)力不能聚集在焊接區(qū)中心，使應(yīng)力由里向外釋放，當(dāng)此焊接完畢后，進(jìn)行敲擊消除應(yīng)力后再進(jìn)行左邊短焊縫的焊接；

（4）當(dāng)所有焊縫焊接完畢后，對焊接區(qū)域進(jìn)行消除應(yīng)力處理，使焊接區(qū)與整體鋼帶形成一個整體平面，沒有局部形成彈性變形現(xiàn)象；

（5）拋光處理。對焊縫進(jìn)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(jī)修磨。對使用焊縫進(jìn)行拋光處理，處理過程，先用粗砂進(jìn)行第一道打磨，再用細(xì)砂進(jìn)行第二道打磨，完后將所有焊縫進(jìn)行光處理。（如圖8所示）。

8 結(jié)語

采用梯形補貼板，是為了阻止鋼帶產(chǎn)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(chǎn)生應(yīng)力集中出現(xiàn)裂紋，補貼板的收弧處添加引弧板，可以有效防止收弧處產(chǎn)生缺口裂紋。

按照以上焊接質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制因素執(zhí)行，能有效控制焊接變形，保證焊接質(zhì)量，此類薄鋼板的傳送帶修復(fù)均能可靠修復(fù)，并能保證其使用周期。