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焊接天车和游车滑轮脱焊的修复 |
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作者：张秋吾 李新建 |
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【论文摘要】焊接的天车和游车滑轮，因在焊接时存在工艺上的某些缺陷，在使用中容易脱焊，导致滑轮体与轴承座之间产生转动位移和轴向位移，滑轮体内孔磨大，轴衬座外径磨小，严重时滑轮体会在轴承座上摆动。对于脱焊滑轮的修复，采用简单的重新焊接不能解决根本问题。经分析研究提出，修复脱焊滑轮必须消除工艺缺陷，保证滑轮不变形，关键是在A、B、C三点开出消除内应力槽，使焊接成功。实践证明，采用这种修复方法是成功的，修复后的滑轮使用效果良好。
国产钻机和罗马尼亚进口钻机的天车、游车滑轮都是整体铸钢结构，即轴承座与滑轮体是整体浇铸而成，不存在脱焊问题。而我国从美国进口的E2100、C—2—Ⅱ和C—3—Ⅱ型电动钻机的天车、游车滑轮都是焊接式的，即滑轮体与轴承座之间由两道焊缝固定。这种滑轮出现的问题是两道焊缝脱开，滑轮体相对轴承座产生转动位移和轴向位移，滑轮体内孔磨大，轴承座外径磨小。严重时滑轮体会在轴承座上摆动。修复这种滑轮存在一定的困难，如措施不当，可能造成严重变形或再次脱焊而失败。
焊接滑轮脱焊分析
图1所示为焊接滑轮结构图。不论是天车滑轮还是游车滑轮，这两道焊缝看似受力不大，可实际上滑轮在工作时，这两道焊缝受交变应力作用。天车滑轮工作时焊缝的上半部分承受压应力，下半部分承受拉应力。游车滑轮则相反，焊缝的上半部分承受拉应力，下半部分承受压应力。焊缝脱焊是疲劳破坏所致，这说明焊缝的疲劳强度不够。但同样结构的滑轮，只有少数发生脱焊。笔者认为，这些发生脱焊的滑轮可能原来存在以下缺陷：一是轴承座外径与滑轮体内孔的配合有间隙，焊缝承受很大的工作应力；二是焊缝内有残余内应力；三是焊缝本身有缺陷；四是焊缝太窄。
图1 焊接滑轮结构图
修复脱焊滑轮的措施
由于脱焊滑轮可能存在以上缺陷，因此在修复过程中必须消除上述4种缺陷，并保证滑轮不变形。为此，必须选择适当的焊接材料和合理的焊接工艺。实际操作尚存在以下问题：一是滑轮体内孔镗削困难，滑轮外径为1524mm，一般的修理厂没有卡住这么大直径的镗削设备；二是如何消除焊接内应力及焊缝裂纹。
具体的修复措施和步骤如下：
(1)用卡具卡住滑轮体内孔，在图示a、b、c、d四点钻通孔，通孔要镗至卡爪能进入为宜。
(2)用卡具卡爪在a、b、c、d四孔卡住滑轮体，镗出内孔，并准确测量出内孔尺寸。在均匀分布的A、B、C三点距内孔圆弧面20mm处钻直径20mm通孔，并开槽，使A、B、C三个通孔与滑轮体内孔相通。笔者称之为消除内应力槽。
(3)将轴承座与滑轮体配合的部分用中碳钢焊条堆厚，再精车出外径，使之与滑轮体内孔有合适的过盈量。
(4)将滑轮体在煮沸的机油中均匀加热，再将轴承座安装到位。
(5)先用圆钢穿入轴承座内孔，再用钢丝绳将滑轮整体吊正，然后将两面、上下对称用中碳钢焊条保温焊接。焊缝宽度不小于原来宽度。
(6)焊后保温缓慢冷却，并进行时效处理，再检查焊缝有无裂纹等缺陷。
修复脱焊滑轮的使用效果
采用以上修复方法修复了3只脱焊滑轮，现已投入使用14个月，尚未发现变形、裂纹或强度削弱等任何问题，使用效果良好。其中，在钻完一口6200m的超深井后进行过探伤检验和测量检验。
实践证明，这种修复方法是成功的，达到了解决生产急需和节约资金的目的。关键是在A、B、C三点开出消除内应力槽，使焊接成功。(end)
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(4/17/2005) |
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