CN112981390A - 一种pta精制压力过滤机转鼓的激光修复方法 - Google Patents

一种pta精制压力过滤机转鼓的激光修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，利用激光熔敷对PTA精制压力过滤机转鼓进行修复，具体是通过高能激光束在金属表面加热，在热作用下将基体表面和添加的合金粉末迅速加热并熔化，形成稀释率极低的冶金结合表面熔覆层，对筋板接头处的开口缺陷，先加工出坡口，且激光熔敷时按照先坡口、再轴向、再周向的顺序依次进行激光熔敷，使得熔敷后的筋板接头处的结构接近于坡口切开前，因此筋板接头处的强度依然可以满足使用要求。

Description

一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法
技术领域
本发明涉及激光焊接工艺技术领域，特别是一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法。
背景技术
在化工企业的化工原料制造中PTA是生产化纤的重要有机原料之一，其生产设备中压力过滤机是不可缺少的重要部分之一，而转鼓则是压力过滤机中的关键零部件。它的主要作用是用于去除PTA母液中的PT酸，其工作介质为PTA及PT酸。过滤机的长期运行接触导致内部转鼓与隔离块之间磨损越发严重，导致隔离件无法完全隔离，严重影响到装置的正常生产与消耗，给企业正常生产带来安全隐患和经济损失。如果采取置换换转鼓的方式就需要启动大修程序，产品费用、停机周期等需要消耗几百万的费用。而采用修复的方法不但能节约停机周期还能在原有材料性能上提高耐磨性。转鼓采用2205双相不锈钢焊接结构，如图1所示，转鼓1由多个不锈钢材质的周向筋板3和多个轴向筋板4焊接固定，以形成具有多个过滤腔室2的笼型结构，周向筋板3和轴向筋板4相交处形成筋板接头5，转鼓2内设置排水管道6；由于不锈钢具有受热后易变形的特性，如果采用普通的堆焊工艺具有较大热量输入会有较大的变形，导致整体结构的变化，对原结构设计和使用性能产生影响。采用普通修复工艺对PTA精制压力过滤机转鼓修复由于过高的热量输入会使PTA精制压力过滤机转鼓产生变形、改变本体组织性能等影响。设计一种可以避免变形，并且熔覆层稀释率小于5%的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以避免变形、熔覆层稀释率小于5%的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的挤压磨损疲劳层和腐蚀疲劳层，并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为25g～35g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面进行熔覆，并对筋板接头处的坡口进行熔敷；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入惰性气体进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
进一步，所述步骤C中，所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.005%至0.015%，Cr：22%至26%，Si：0.2%至0.6%，Mo：2.8%至3.5%，Mn：1%至2%，Ni：8%至10%，Cu：0.3%至0.7%，其余为Fe。
进一步，所述步骤D中，光纤激光器的激光功率为1600W至2100W，标高为300mm至325mm。
进一步，所述步骤D中，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为600mm/min至1000mm/min，搭接量为2mm。
进一步，所述步骤D中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板。
进一步，所述步骤E中的惰性气体为氩气。
发明的技术效果：本发明的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，相对于现有技术，通过高能激光束（104~105W/cm2）在金属表面加热，在热作用下将基体表面和添加的合金粉末迅速加热并熔化，形成稀释率极低的冶金结合表面熔覆层，采用激光熔覆工艺对PTA精制压力过滤机转鼓进行修复，具有更优良的耐磨耐腐蚀性，由于激光的急速加热和急速冷却，热输入、热影响区和畸变小，可以避免PTA精制压力过滤机转鼓变形，并且熔覆层稀释率小于5%，与基体呈牢固的冶金结合，可以获得熔覆层成分和稀释度可控的良好熔覆层；（2）对筋板接头处的开口缺陷，先加工出坡口，且激光熔敷时按照先坡口、再轴向、再周向的顺序依次进行激光熔敷，使得熔敷后的筋板接头处的结构接近于坡口切开前，因此筋板接头处的强度依然可以满足使用要求。
附图说明
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：
图1是转鼓的结构示意图；
图中：转鼓1，过滤腔室2，周向筋板3，轴向筋板4，筋板接头5，排水管道6。
具体实施方式
实施例1
一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的磨损疲劳层和腐蚀疲劳层；并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.005%，Cr：22%，Si：0.2%，Mo：2.8%，Mn：1.0%，Ni：8.0%，Cu：0.3%，其余为Fe；稳定可靠的粉末输送***是金属零件修复质量的重要保证，粉末输送的波动将影响修复的质量；激光修复对送粉的基本要求是连续、稳定、均匀和可控地把粉末送入激光熔池；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为25g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面熔覆3层，合金熔覆层厚度0.5-0.75mm；光纤激光器的激光功率为1600W，标高为300mm，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为600mm/min，搭接量为2mm；其中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时，先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板；扫描速度过大时出现熔覆层不连续现象，其结合强度不够；稀释率随扫描速度的增加，呈减小的趋势，而随送粉量的增大使稀释率有增加的趋势；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入氩气进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
实施例2
一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的磨损疲劳层和腐蚀疲劳层；并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.010%，Cr：24%，Si：0.4%，Mo：3.0%，Mn：1.5%，Ni：9%，Cu：0.5%，其余为Fe；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为30g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面熔覆3层，合金熔覆层厚度0.5-0.7mm；光纤激光器的激光功率为1800W，标高为315mm，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为800mm/min，搭接量为2mm；其中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时，先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入氩气进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
实施例3
一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的磨损疲劳层和腐蚀疲劳层；并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.015%，Cr：26%，Si：0.6%，Mo：3.5%，Mn：2.0%，Ni：10.0%，Cu:0.7%，其余为Fe；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为30g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面熔覆3层，合金熔覆层厚度0.6-0.75mm；光纤激光器的激光功率为2100W，标高为320mm，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为1000mm/min，搭接量为2mm；其中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时，先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入氩气进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
实施例4
一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的磨损疲劳层和腐蚀疲劳层；并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.009%，Cr：25%，Si：0.5%，Mo：3.2%，Mn：1.8%，Ni：9.5%，Cu：0.6%，其余为Fe；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为25g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面熔覆3层，合金熔覆层厚度0.7-0.9mm；光纤激光器的激光功率为1700W，标高为315mm，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为900mm/min，搭接量为2mm；其中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时，先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入氩气进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
对修复后的磨损部位进行硬度检测，测得的强度完全满足要求；且对PTA精制压力过滤机转鼓的修复部位进行金相检测，根据金相照片和标尺测得基材容深约0.04mm，熔敷层高度约0.78mm，计算可知熔敷层稀释率约为4.9%。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、对PTA精制压力过滤机转鼓进行清洗、检测尺寸，确定PTA精制压力过滤机转鼓的磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位的挤压磨损疲劳层和腐蚀疲劳层，并检测未磨损处硬度；检查筋板接头处是否具有开口缺陷，检查出开口缺陷的在筋板接头开口缺陷处加工出深度3mm、倾角为45º的坡口，以清除筋板接头开口缺陷；
B、采用PT探伤对去除了磨损疲劳层和腐蚀疲劳层的磨损部位进行检查，确保磨损部位无表面缺陷和内部缺陷；
C、将按比例配制好的合金粉末进行混合，将混合后的合金粉末加入粉末输送***；
D、将PTA精制压力过滤机转鼓固定在机床上，采用库卡机器人配合光纤激光器进行连续扫描，设定光纤激光器熔覆工艺参数，对待修复表面采用气动同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为25g～35g/min，在PTA精制压力过滤机转鼓磨损部位表面进行熔覆，并对筋板接头处的坡口进行熔敷；
E、在激光熔池的一侧设置通气管，用于向冷却中的激光熔池通入惰性气体进行冷却；
F、对冷却后的激光熔敷部位进行磨削加工，并再次进行PT探伤，以确保PTA精制压力过滤机转鼓的尺寸、表面质量均满足要求；检测激光熔敷部位的硬度，确保激光熔敷后的PTA精制压力过滤机转鼓的硬度满足要求。
2.根据权利要求1所述的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，其特征在于，所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.005%至0.015%，Cr：22%至26%，Si：0.2%至0.6%，Mo：2.8%至3.5%，Mn：1%至2%，Ni：8%至10%，Cu：0.3%至0.7%，其余为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，其特征在于，所述步骤D中，光纤激光器的激光功率为1600W至2100W，标高为300mm至325mm。
4.根据权利要求3所述的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，其特征在于，所述步骤D中，光纤激光器的光斑尺寸为4mm×4mm，扫描速度为600mm/min至1000mm/min，搭接量为2mm。
5.根据权利要求4所述的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，所述步骤D中，对筋板接头处的坡口进行熔敷时先激光熔敷坡口，再激光熔敷坡口处的周向筋板，最后熔敷坡口处的径向筋板。
6.根据权利要求5所述的PTA精制压力过滤机转鼓的激光修复方法，其特征在于，所述步骤E中的惰性气体为氩气。
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