一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法,依次采用如下步驟，a）缺陷檢查；b）對轉子線圈進行密封保護；c）用冷加工方法對裂紋位置處開坡口；d）對坡口進行預熱，然后采用短弧、低熱量輸入以及短段多層焊接法對坡口進行焊接；e）焊接過程中對焊口進行高頻振動時效處理，焊后去應力退火，減低焊接應力和變形量；f）焊后局部加熱到510-540攝氏度進行去應力退火，同時控制線圈溫度在80攝氏度以下；g）在裂紋修復區(qū)安裝應變式傳感器。通過對轉子線圈進行密封保護以及冷卻降溫，可以在不拆除線圈的情況下對電機轉子軸上的大斷面、不規(guī)范裂紋進行現(xiàn)場焊接修復；此方法能夠有效控制焊接變形量和焊接應力，能夠實現(xiàn)實施應力在線監(jiān)測，起到很好的預知防范的作用。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法
本專利技術涉及一種電機轉子裂紋現(xiàn)場修復方法，主要涉及大型電機轉子軸不規(guī)則嚴重裂紋的現(xiàn)場焊接修復方法。
技術介紹
近年來隨著制造業(yè)特大型設備的增加和生產(chǎn)節(jié)奏的加快，各種惡性設備事故也不斷增加。這些惡性事故不僅造成高附加值的大型設備報廢，而且這些設備制造周期比較長，給企業(yè)造成生產(chǎn)組織的被動和較大的經(jīng)濟損失。國內(nèi)外大型電機由于轉子軸徑輕微磨損而進行現(xiàn)場焊接修復的案例，它的磨損部位在軸承支撐處，遠離線圈且磨損較小，焊接量僅有幾毫米。這種情況下的焊接，既不會引起線圈過熱，也不會引起轉子焊接過熱變形。國內(nèi)外有大型往復式壓縮機曲軸裂紋的修復案例，其裂紋深度只有6.2mm。為了去除裂紋，利用車床在直徑方向上車掉12.4mm，然后利用交叉對稱焊接法，控制曲軸的焊接變形，將軸徑焊接至設計尺寸即可。而對于大型電機轉子軸出現(xiàn)大斷面裂紋時，由于裂紋的深度比較深且在軸頸的圓周上呈非對稱分布，無法通過交叉對稱焊接法控制焊接變形，修復質量不能控制；且焊接過程中會造成線圈溫度過高，破壞線圈的絕緣性能。因此，在這種情況下往往對轉子軸進行報廢處理，轉子返回電機制造廠家，拆除線圈，更換新轉子軸或者整體更換轉子備件，費時費力且成本較高。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是：針對大型電機轉子大斷面不規(guī)范的裂紋，在不拆除轉子線圈的情況下，現(xiàn)場對裂紋進行焊接修復，較好的解決了焊接變形和焊接應力問題，且能夠對焊接修復區(qū)域進行應力實時監(jiān)測，可以有效預防應力集中對轉子產(chǎn)生的損壞。本專利技術克服其技術問題所采用的技術方案是：一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法,依次采用如下步驟，a）缺陷檢查，對斷裂區(qū)域和其他應力集中部分進行超聲波探傷和著色探傷檢查，保證一次性徹底消除裂紋缺陷；b）對轉子線圈進行保護和密封，防止開坡口時鐵屑進入線圈內(nèi)或者焊渣飛濺到線圈上，保證線圈良好的絕緣性；c）用冷加工方法對裂紋位置處開坡口；d）對坡口進行預熱，然后采用短弧、低熱量輸入以及短段多層焊接法對坡口進行焊接；e）焊接過程中對焊口進行高頻振動時效處理，焊后去應力退火，控制轉子軸最大焊接變形量在0.09mm之內(nèi)；f）焊后去應力退火過程中對轉子線圈進行冷卻降溫，控制線圈溫度在80攝氏度以下；g)對裂紋修復區(qū)進行外觀檢查、探傷檢驗、焊縫強度檢驗以及最大變形量測量；h）在裂紋修復區(qū)安裝應變式傳感器，實施應力在線監(jiān)測。作為本專利技術進一步的改進，在步驟c）之后還包括對裂紋產(chǎn)生的原因進行評價，避免重復產(chǎn)生類似缺陷同時還可以指導下一步的焊接修復；具體方法為，通過裂紋形貌、斷口、金相組織的分析，明確裂紋的性質以及開裂原因。作為本專利技術進一步的改進，在步驟d）之后還包括在裂紋集中區(qū)域的軸表面堆焊加強箍，用于提高結構強度。作為本專利技術進一步的改進，在步驟f）之后還包括對焊接部分進行表面噴丸處理。表面噴丸處理可以改善焊縫表面的力學性能，可以形成有利的表面應力，還可以使材料局部加工硬化，提高焊接處的疲勞強度。作為本專利技術進一步的改進，所述步驟c）中坡口的形狀為V型，所述坡口底部的夾角為60度且通過圓弧過渡連接。這種結構能夠有效降低焊接應力。作為本專利技術進一步的改進，所述步驟d）中，具體方法為，坡口底部用直流手弧焊接，坡口填充層用半自動氣體保護焊接；焊接過程中層間溫度控制在150攝氏度以下；單道焊接厚度在4-6mm以內(nèi)，焊槍擺動幅度在3.5mm以內(nèi)，焊槍傾斜角度在±30度之內(nèi)，在每層的焊道末端用準確的收弧控制焊層形狀。這種焊接方法可以消除焊接應力，防止應力集中，同時還能夠有效降低轉子的焊接變形量。作為本專利技術進一步的改進，所述步驟e）中，振動頻率大于1000赫茲，振動時間為20-30分鐘。作為本專利技術進一步的改進，所述步驟f）中，具體方法為，在電機幅板外沿靠近線圈處加裝冷卻降溫裝置；所述冷卻降溫裝置為淋水裝置或風機。通過此種結構可以有效降低線圈的溫度，將線圈溫度控制在80攝氏度以下，進而防止線圈因焊接溫度過高而損壞。作為本專利技術進一步的改進，所述步驟g）中，具體方法為，在裂紋修復區(qū)焊接應變式傳感器,將最大應力報警值設為198MPa實時監(jiān)測修復區(qū)域的應力狀態(tài)，及時掌握轉子初期劣化趨勢，起到很好的預知防范的作用。對比現(xiàn)有技術，本專利技術的有益效果是：通過對轉子線圈進行密封和保護以及冷卻降溫，可以在不拆除線圈的情況下對大型電機轉子軸上的大斷面、不規(guī)范裂紋進行現(xiàn)場焊接修復，能夠有效防止在修復過程中線圈絕緣性能被破壞；此方法能夠有效控制焊接變形量和焊接應力，可以將轉子軸的最大焊接變形量控制在0.09mm之內(nèi)，同時在裂紋修復區(qū)安裝應變式傳感器，實現(xiàn)應力在線監(jiān)測，及時掌握轉子初期劣化趨勢，起到很好的預知防范的作用。具體實施方式下面結合具體實施例來對本專利技術做進一步詳細的說明。實施例1本專利技術提供一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法,依次采用如下步驟，（1）缺陷檢查，對斷裂區(qū)域和其他應力集中部分進行超聲波探傷和著色探傷檢查，保證一次性徹底消除裂紋缺陷。通過全面的缺陷檢查可以擴展出多條肉眼看不見的微裂紋，這些裂紋在開坡口時均要徹底的清除干凈。（2）對轉子線圈進行密封保護，防止開坡口時鐵屑進入線圈內(nèi)和防止焊渣飛濺到線圈上，保證線圈良好的絕緣性。具體方法是先用塑料薄膜對線圈進行密封，然后再用耐熱石棉氈對線圈進行保護。（3）用冷加工方法對裂紋位置處開坡口。具體方法是人工用砂輪在裂紋區(qū)域開V型坡口，坡口底部的夾角為60度且用磨砂機打磨出圓弧來過渡連接。這種形狀的坡口能夠有效降低焊接應力，防止應力集中。（4）對坡口進行預熱，然后采用短弧、低熱量輸入以及短段多層焊接法對坡口進行焊接。根據(jù)轉子軸的化學成分確定轉子焊前預熱溫度。焊前預熱可以減少焊接區(qū)域焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，減少焊接應力及變形。具體預熱方法是用履帶式電加熱器附著在坡口周圍的軸徑上，并隨時監(jiān)測轉子的溫度，達到預熱溫度以后才能進行焊接；具體的焊接方法是坡口底部用直流手弧焊接，坡口填充層用半自動氣體保護焊接；焊接過程中層間溫度控制在150攝氏度以下；單道焊接厚度在4-6mm以內(nèi)，焊槍擺動幅度在3.5mm以內(nèi)，焊槍傾斜角度在±30度之內(nèi)，在每層的焊道末端用準確的收弧控制焊層形狀。每段焊縫長度較短，僅有80～270㎜，可以獲取陡窄熱循環(huán)曲線，使得在奧氏體轉變溫度AC3以上停留的時間短，避免奧氏體晶粒粗化。同時由于采用短段焊接，當焊縫快冷卻到馬氏體轉變溫度時，再立即焊上第二層，這樣第一層焊縫及熱影響區(qū)金屬受到第二層焊縫焊接時熱量作用，溫度不再下降反而有所上升，減慢了冷卻速度，有效避免淬硬組織的出現(xiàn)。（5）焊接過程中對焊口進行高頻振動時效處理，焊后去應力退火，減低焊接應力，控制轉子軸最大焊接變形量在0.09mm之內(nèi)。具體方法為，振動頻率大于1000赫茲，振動時間為20-30分鐘。嚴格的焊后熱處理是轉子修復后能否長期穩(wěn)定運行的關鍵，利用電鏡對遠離焊縫的軸表面進行金相組織檢查，用于確定進行510-540攝氏度局部去應力退火。由于現(xiàn)場條件有限，只能采用火焰加熱的方式。轉子和轉子線圈是一體式結構，線圈最高溫度不允許超過80攝氏度，又由于線圈結構復雜、安裝精度高、絕緣條件要求苛刻，無論從時間還是技術方面考慮都不允許拆卸。為此在現(xiàn)場專門制作了簡易的煤氣熱處理爐，保證本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法,其特征在于:依次采用如下步驟，a）缺陷檢查，對斷裂區(qū)域和其他應力集中部分進行超聲波探傷和著色探傷檢查，保證一次性徹底消除裂紋缺陷；b）對轉子線圈進行保護和密封，防止開坡口時鐵屑進入線圈內(nèi)或者焊渣飛濺到線圈上，保證線圈良好的絕緣性；c）用冷加工方法對裂紋位置處開坡口；d）對坡口進行預熱，然后采用短弧、低熱量輸入以及短段多層焊接法對坡口進行焊接；e）焊接過程中對焊口進行高頻振動時效處理，焊后去應力退火，控制轉子軸最大焊接變形量在0.09mm之內(nèi)；f）焊后去應力退火過程中對轉子線圈進行冷卻降溫，控制線圈溫度在80攝氏度以下；g)?對裂紋修復區(qū)進行外觀檢查、探傷檢驗、焊縫強度檢驗以及最大變形量測量；h）在裂紋修復區(qū)安裝應變式傳感器，實施應力在線監(jiān)測。

【技術特征摘要】
1.一種大型電機轉子大斷面裂紋現(xiàn)場修復方法,其特征在于:依次采用如下步驟，a）缺陷檢查，對斷裂區(qū)域和其他應力集中部分進行超聲波探傷和著色探傷檢查，保證一次性徹底消除裂紋缺陷；b）對轉子線圈進行保護和密封，防止開坡口時鐵屑進入線圈內(nèi)或者焊渣飛濺到線圈上，保證線圈良好的絕緣性；c）用冷加工方法對裂紋位置處開坡口；d）對坡口進行預熱，然后采用短弧、低熱量輸入以及短段多層焊接法對坡口進行焊接；具體方法為，坡口底部用直流手弧焊接，坡口填充層用半自動氣體保護焊接；焊接過程中層間溫度控制在150攝氏度以下；單道焊接厚度在4-6mm以內(nèi)，焊槍擺動幅度在3.5mm以內(nèi)，焊槍傾斜角度在±30度之內(nèi)，在每層的焊道末端用準確的收弧控制焊層形狀；每段焊縫長度設置為80～270㎜；e）焊接過程中對焊口進行高頻振動時效處理，焊后去應力退火，控制轉子軸最大焊接變形量在0.09mm之內(nèi)；其中，振動頻率大于1000赫茲，振動時間為20-30分鐘；f）焊后去應力退火過程中對轉子線圈進行冷卻降溫，控制線圈溫度在80攝氏度以下；g)對裂紋修復區(qū)進行外觀檢查、探傷檢驗、焊縫強度檢驗以及最大變形量測量；h）在裂紋修復區(qū)安裝應變式傳感器，實施應力在線監(jiān)測。2.根據(jù)權利要求1所述的大型電...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王京先，趙培建，常大勇，馮勇，袁望浪，谷民，孫清泉，劉樹杰，王立勝，陳錦標，
申請(專利權)人：山東鋼鐵股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37