CN114918628B - 一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，叶片开坡口，叶片本体工作面上设置叶片防护板及包头护板，并在叶片防护板及包头护板上喷涂碳化钨涂层，拆除叶片防护板及包头护板上白铁皮防护条，点固焊接叶片与前、中盘之间的主焊道，先对叶片非工作面侧焊道进行打底焊，再对叶片工作面侧焊道进行打底焊接，非工作面侧主焊道继续用E500T‑5焊丝填充盖面，工作面侧主焊道先用E500T‑5焊丝填充，用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接，用碳化钨焊材继续堆焊，焊接叶片上塞焊孔。本发明采用超低碳含钼焊材作为过渡层，增强了主焊缝的抗裂性及耐蚀性，又采用奥氏体型焊材盖面，有效地隔阻了碳化钨焊层对叶片基层强度焊缝的影响。

Description

一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法

技术领域

本发明涉及一种叶轮制作方法，特别是一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，属于风机叶轮技术领域。

背景技术

磨损是风机领域影响风机运行寿命的最主要因素之一，风机中最核心的转动部件叶轮如何防磨成为风机设计制作时首先需要考虑的问题。碳化钨作为钨和碳的化合物，其硬度可高达HRC60-70，成为叶轮设计与制作时防磨方法的选项之一。目前对于开式叶轮、铸造叶轮以及对承载强度不高的非叶轮主焊缝防磨风机转子，碳化钨防磨具有一定的应用。但针对大型闭式叶轮，因叶轮转速较高，叶轮主焊缝必须满足设计强度要求，而碳化钨硬度值较高，其本身碳当量高，焊接性差，无论是喷涂还是堆焊均会产生细微的裂纹，如渗入进叶片或叶轮主焊缝以及前、中盘中，将会导致叶片、前中盘及叶轮主焊缝产生微裂纹进而造成强度减弱，甚至导致叶轮撕裂、飞车事故等现象发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，可以在保证闭式叶轮主焊缝强度及叶片本体强度的基础上，充分发挥碳化钨的防磨性能，进而提高叶轮的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于包含以下步骤：

S1、叶片开坡口；

S2、叶片本体工作面上设置叶片防护板及包头护板，并在叶片防护板及包头护板上喷涂碳化钨涂层；

S3、拆除叶片防护板及包头护板上白铁皮防护条，按照叶片型线整形，将叶片防护板、包头护板贴在叶片工作面上，叶片防护板四周边缘距离叶片工作面四周边缘3-4mm，先焊接包头护板与叶片防护板之间焊接，基层焊缝采用碱性强度焊丝，基层焊缝焊高2mm，再用E316L奥氏体焊材填充2mm过渡，表层用碳化钨焊材焊接一层；

S4、点固焊接叶片与前、中盘之间的主焊道；

S5、先对叶片非工作面侧焊道进行打底焊，再对叶片工作面侧焊道进行打底焊接；

S6、非工作面侧主焊道继续用E500T-5焊丝填充盖面，直至焊接到图纸要求焊脚尺寸；工作面侧主焊道先用E500T-5焊丝填充，填充至可测焊脚尺寸大于叶片板厚的六分之一，再用E309MoLT1-1型超低碳不锈钢焊丝继续填充，填充至叶片防护板厚度的一半位置；

S7、用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接；

S8、用碳化钨焊材继续堆焊，将叶片防护板上喷涂层及主焊道焊缝连接在一起；

S9、焊接叶片上塞焊孔，留一处塞焊孔待叶轮整体退火后出炉再焊接。

进一步地，所述S1具体为：叶片与前盘、中盘焊接侧焊接处开单边不对称K型坡口，其中工作面侧坡口角度55°，钝边0-1mm，非工作面侧坡口角度55°，工作面侧坡口深度为叶片厚度的三分之一。

进一步地，所述S2具体为：在喷涂前，叶片防护板及包头护板上开塞焊孔，并根据叶片型线卷压成型，之后在叶片防护板四周、包头护板周围距离边缘3mm位置及塞焊孔边缘3mm范围内衬贴点焊白铁皮防护条，喷涂碳化钨时，不得拆除白铁皮防护条。

进一步地，所述碳化钨涂层0.5mm，叶片防护板5mm厚。

进一步地，所述S4中，叶片工作面侧及非工作面侧均需点焊到位，距离叶片包头两公分位置不得点固焊，点固焊长度不得短于15cm。

进一步地，所述S5中，打底焊用碱性焊丝E500T-5，采用十字交叉对称焊法。

进一步地，所述S7具体为：用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接，焊接至叶片防护板距离边缘3mm位置，与前、中盘焊接侧焊缝必须缓而平，待所有叶片全部焊接完毕冷却24小时后，对主焊道进行着色探伤检查。

进一步地，所述S8中，在前、中盘侧，碳化钨焊材所焊接的焊缝不得超出E316L所焊接的焊缝，碳化钨焊丝直径φ1.2，采用电流下限值进行焊接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明采用碳化钨喷涂及碳化钨焊材焊接的方式，对叶片进口端面、叶片工作面以及叶轮的主焊缝进行了有效的防护，有效地延长了叶轮的寿命；

2、本发明采用超低碳含钼焊材作为过渡层，增强了主焊缝的抗裂性及耐蚀性，又采用奥氏体型焊材盖面，有效地隔阻了碳化钨焊层对叶片基层强度焊缝的影响；

3、本发明对叶片工作面采用叶片防护板上喷涂碳化钨的方式，减轻了叶轮的重量，且叶片防护板与叶片间焊缝通过奥氏体焊材过渡可保证足够强度；

4、本发明采用合理的坡口形式及焊接顺序确保了叶片焊后变形在设计范围内。

附图说明

图1是本发明的防磨叶轮的焊接结构示意图。

图2是本发明的叶片坡口的示意图。

图3是本发明的主焊缝的示意图。

图4是本发明的叶片进口端焊接示意图。

图5是本发明的塞焊孔焊接示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，包含以下步骤：

S1、如图2所示，对叶片2进行加工坡口，与前盘1、中盘3焊接侧主焊缝焊接处开单边不对称K型坡口。

在上述步骤中，坡口必须采用机械刨加工的方式以保证坡口的一致性，焊接前必须必须将坡口刨加工面打磨平滑。其工作面侧坡口角度55°，钝边0-1mm。非工作面侧坡口角度55°。工作面侧坡口深度为叶片厚度的三分之一。上述不对称K型坡口可保证焊接后两侧的热输入量基本一致，减少了叶轮整体焊接后产生超差变形。

S2、叶片2本体工作面上设置叶片防护板4及包头护板5，并在叶片防护板及包头护板上喷涂碳化钨涂层，附图中叶片防护板喷涂层7-1，包头护板喷涂层7-2。叶片防护板4和包头护板5上均不开坡口。在喷涂前，叶片防护板4及包头护板5上必须开塞焊孔6，并根据叶片2型线卷压成型。

在上述步骤中，叶片防护板4及包头护板5在成型后，均需在其周围距离边缘3mm位置及塞焊孔6边缘3mm范围内衬贴点焊白铁皮防护条，以此保证喷涂之后焊接的位置不会有碳化钨涂层，喷涂碳化钨时，不得拆除白铁皮防护条。碳化钨涂层0.5mm，叶片防护板5mm厚。

S3、拆除叶片防护板4及包头护板5上白铁皮防护条，按照叶片型线整形，将叶片防护板4、包头护板5贴在叶片工作面上，叶片防护板4四周边缘距离叶片工作面四周边缘3-4mm，先焊接包头护板5与叶片防护板4之间的接缝，基层焊缝采用碱性强度焊丝，基层焊缝焊高2mm，再用E316L奥氏体焊材填充2mm过渡，表层用碳化钨焊材焊接薄薄一层。再用碱性强度焊丝焊接叶片防护板4、包头护板5与叶片四周焊缝，角焊缝不得高凸，必须平或凹。

如图2所示，在上述步骤中，叶片防护板4及包头护板5不得采用热整形，整形时需垫防护白铁皮再进行整形，如图4所示，叶片防护板4与包头护板5之间护板接缝强度基层缝8-1及护板接缝填充缝8-2焊接时，焊接电流不得超过160A，焊接前需先用氧乙炔对焊接区域进行除湿，焊缝完全冷却后，做着色探伤，无裂纹后再用碳化钨焊层焊接护板接缝耐磨缝8-3。

S4、点固焊接叶片2与前盘1、中盘3之间的主焊道，工作面侧及非工作面侧均需点焊到位，距离叶片端部两公分位置不得点固焊，点固焊长度不得短于15cm。

在上述步骤中，叶片2与前盘1、中盘3的点固焊缝必须全部点焊完毕之后才可以焊接，并在叶片2与叶片2之间加撑工艺斜撑以降低焊接变形。

S5、先对叶片非工作面侧焊道进行打底焊，再对叶片工作面侧焊道进行打底焊接，打底焊用碱性焊丝E500T-5。所有叶片均遵循该焊接顺序，并采用十字交叉对称焊法。

如图3所示，在上述步骤中，打底焊焊接电流220-260A，叶轮上所有主焊缝均需打底焊完毕并在冷却后，经着色探伤合格后才可以进行焊接。工作面角缝强度基层缝10-1必须呈内凹状，不得存在咬边等缺陷。

S6、非工作面侧主焊道继续用E500T-5焊丝填充盖面，直至焊接到图纸要求焊脚尺寸。工作面侧主焊道先用E500T-5焊丝填充，填充至可测焊脚尺寸大于叶片板厚的六分之一即可，再用E309MoLT1-1型超低碳不锈钢焊丝继续填充，填充至叶片防护板厚度的一半位置。

在上述步骤中，非工作面叶片主焊缝9焊后必须平或凹，工作面角缝过渡层焊缝10-2焊接前必须用点温计测量层温不得高于150℃，焊接电流不超过260A。

S7、用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接，焊接至叶片防护板4距离边缘3mm位置，与前盘1、中盘3焊接侧焊缝必须缓而平，待所有叶片全部焊接完毕冷却24小时后，对主焊道焊道进行着色探伤检查。

在上述步骤中，工作面角缝抗裂层焊缝10-3在焊接前必须用点温计测量层间温度，层间温度不得超过100℃，焊接后自然冷却至常温后再做着色探伤检查。在此过程中，所有焊接工艺斜撑不得拆除。焊接时可以摆弧，与前盘1、中盘3侧的焊脚必须完全焊出，满足图纸设计要求的最终焊脚尺寸。

S8、用碳化钨焊材继续堆焊，将叶片防护板上喷涂层及主焊道焊缝连接在一起，在前、中盘侧，碳化钨焊材所焊接的焊缝不得超出E316L所焊接的焊缝。碳化钨焊丝直径φ1.2，采用电流下限值进行焊接。

在上述步骤中，工作面角缝耐磨层焊缝10-4焊接时采用反月牙形摆弧焊法，焊接摆弧至前盘1或中盘3侧时，必须在距离工作面角缝抗裂层焊缝10-3焊脚边缘3mm处停止，另一侧需摆弧至与碳化钨涂层完全熔合。

S9、如图5所示，焊接叶片2上塞焊孔6，留一处塞焊孔6待叶轮整体退火后出炉再焊接。

在上述步骤中，塞焊孔6先用碱性强度焊丝打底焊接，塞焊孔强度基层缝11-1厚度2-2.5mm，塞焊孔填充缝11-2用奥氏体型焊材E316L进行填充焊接，焊层后1.5-2mm，最后用碳化钨焊材焊接塞焊孔耐磨缝11-3，厚度1-1.5mm，覆盖至与碳化钨涂层相熔合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于包含以下步骤：

S1、叶片开坡口；

S2、叶片本体工作面上设置叶片防护板及包头护板，并在叶片防护板及包头护板上喷涂碳化钨涂层；

S3、拆除叶片防护板及包头护板上白铁皮防护条，按照叶片型线整形，将叶片防护板、包头护板贴在叶片工作面上，叶片防护板四周边缘距离叶片工作面四周边缘3-4mm，先焊接包头护板与叶片防护板之间焊接，基层焊缝采用碱性强度焊丝，基层焊缝焊高2mm，再用E316L奥氏体焊材填充2mm过渡，表层用碳化钨焊材焊接一层；

S4、点固焊接叶片与前、中盘之间的主焊道；

S5、先对叶片非工作面侧焊道进行打底焊，再对叶片工作面侧焊道进行打底焊接；

S6、非工作面侧主焊道继续用E500T-5焊丝填充盖面，直至焊接到图纸要求焊脚尺寸；工作面侧主焊道先用E500T-5焊丝填充，填充至可测焊脚尺寸大于叶片板厚的六分之一，再用E309MoLT1-1型超低碳不锈钢焊丝继续填充，填充至叶片防护板厚度的一半位置；

S7、用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接；

S8、用碳化钨焊材继续堆焊，将叶片防护板上喷涂层及主焊道焊缝连接在一起；

S9、焊接叶片上塞焊孔，留一处塞焊孔待叶轮整体退火后出炉再焊接。

2.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S1具体为：叶片与前盘、中盘焊接侧焊接处开单边不对称K型坡口，其中工作面侧坡口角度55°，钝边0-1mm，非工作面侧坡口角度55°，工作面侧坡口深度为叶片厚度的三分之一。

3.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S2具体为：在喷涂前，叶片防护板及包头护板上开塞焊孔，并根据叶片型线卷压成型，之后在叶片防护板四周、包头护板周围距离边缘3mm位置及塞焊孔边缘3mm范围内衬贴点焊白铁皮防护条，喷涂碳化钨时，不得拆除白铁皮防护条。

4.根据权利要求3所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述碳化钨涂层0.5mm，叶片防护板5mm厚。

5.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S4中，叶片工作面侧及非工作面侧均需点焊到位，距离叶片包头两公分位置不得点固焊，点固焊长度不得短于15cm。

6.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S5中，打底焊用碱性焊丝E500T-5，采用十字交叉对称焊法。

7.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S7具体为：用E316L低碳奥氏体不锈钢焊丝进行盖面焊接，焊接至叶片防护板距离边缘3mm位置，与前、中盘焊接侧焊缝必须缓而平，待所有叶片全部焊接完毕冷却24小时后，对主焊道进行着色探伤检查。

8.根据权利要求1所述的一种大型闭式碳化钨防磨叶轮的制作方法，其特征在于：所述S8中，在前、中盘侧，碳化钨焊材所焊接的焊缝不得超出E316L所焊接的焊缝，碳化钨焊丝直径φ1.2，采用电流下限值进行焊接。