一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法与流程

1.本发明属于设备制造技术领域，涉及一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法。


背景技术：

2.大型铸钢件裂纹的在线修复方法，包含工艺流程、焊接方法、过程控制方法、检测方法、加工方法等。
3.以kp12500t楔式热模锻压力机为例，kp12500t楔式热模压力机机身主要由上机架、左右机架及下机架通过四个拉杆预紧组合而成一个整体框架，其中左、右机架均为采用整体铸造结构，材质为zg20simn，单个机架尺寸10m*5m*1.2m、净重约130吨，是kp12500t楔式热模压力机的主要应力承载部件，关系到热模压力机的安全可靠运行。左、右机架在承载了锻打时产生的拉伸力的同时，还承受部件变形对机架产生的弯曲力，经过长期频繁的弯曲变形，在左右机架薄弱点处就会产生疲劳裂纹，裂纹的持续延展扩大会造成压力机停产报废。
4.按照正常维修流程，机架出现裂纹后，有以下维修方法，依据其优缺点，均有不足之处：
5.1、机架换新：制作左、右新机架替换有裂纹旧机架。
6.优点：机架的材质、机械性能及加工精度可以得到保证。
7.缺点：一是成本高，需增加了制造成本和拆装成本；二是工期长，需要1年的制造工期和5个月的拆装工期；三是需进行左右机架一致性确定，安装后检测，不一致还需在线加工，进一步增加了成本和工期。
8.2、机架裂纹焊接修复：可分为拆卸焊接维修和在线焊接维修两种方式。
9.2.1、拆卸焊接维修：一是返厂维修，二是就近维修，存在以下优缺点：
10.优点：焊接质量可以得到满足，焊接后的应力可以得到消除，机架的机械性能可以得到保证。
11.缺点：一是工期长，超宽超重的大型铸钢件运输、焊接后的热处理造成的机架加工面精度损伤而出现的二次加工，以及机架拆装和二次加工造成的设备整体相关尺寸及形位精度的变化而出现的其他相关部件的修正，至少需要6-8个月时间；二是成本高，超宽超重的大型铸钢件运输、焊接过程、加工过程、拆装过程以及其他部件修正费用。
12.2.2、在线焊接维修：对如此大、重、长宽厚差异较大部件的在线缺陷补焊产生的焊接残余应力分布状态及其对设备使用性能的影响缺乏工程经验，需要设计一套完整的焊接工艺及控制方法。
13.3、机架裂纹机械修复：采用波浪键通过预紧方式锁紧裂纹，类似伤口缝合的方式，存在以下优缺点：优点：不用焊接也就不存在热处理消除应力过程，机架加工面精度可以得到保护；
14.缺点：一是机架经过长时间的使用，基体会出现力学性能降低、组织出现疏松等缺陷，采用波浪键形式，基体会出现强度不足造成拉断的可能；二是由于加工装配需求，波浪
键安装位置有应力集中点，存在裂纹发生源，可靠性低；三是裂纹区域空间有限，在线加工困难，如拆卸加工仍然存在工期长、成本高的问题。
15.综上所述：通过对可靠性、工期、成本方面的考证，选择一项合理的修复方法，关系到压力机是否能恢复使用，关系到产品供应的及时性甚至是市场份额的保证，关系到公司的正常运营及年度收益。
16.专利文献cn202010929137.0公开了一种压力机机身的焊接方法及制作工艺，这是一种压力机机身中的侧板和支撑板的焊接方法，属于设备制造范畴。而本发明是压力机机架裂纹的焊接修复方法。
17.专利文献cn201910523330.1公开了一种压力机上横梁的组焊方法，这是一种压力机上横梁的组焊方法，属于设备制造范畴。而本发明是压力机机架裂纹的焊接修复方法。


技术实现要素：

18.本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法。
19.本发明解决的技术问题是提供了一套在线焊接修复方法，通过在线焊接、在线热处理、在线检测、在线加工、过程控制等一套流程，实现了左、右机架裂纹的焊接修复及其它超标缺陷的消除，保证了机架修复的质量，达到了热模锻压力机的的技术要求。
20.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
21.为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
22.一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，包括：
23.设备焊前三维检测；
24.ut和mt探伤裂纹深度及长度；
25.消缺、取样及坡口制备；
26.焊接工艺评定；
27.焊接过程；
28.消应处理；
29.残余应力检测；
30.质量与安全性分析；
31.ut和mt焊接情况；
32.设备焊后三维检测；
33.在线加工；
34.设备整体三维检测。
35.进一步地，所述设备焊前三维检测，是指采用激光跟踪仪，检测设备焊接前的空间形位精度，作为焊接后的设备形位精度纠正的基准；
36.所述ut和mt探伤裂纹，是对裂纹及周围进行探伤检测，确定裂纹位置、深度、长度及延展趋势，确定止损线及焊接工作量。
37.进一步地，所述消缺、取样及坡口制备：消缺用于裂纹消除，取样用于物理性能检验及模拟试验，坡口制备为焊接做准备；具体包括：
38.裂纹两端打止裂孔；
39.裂纹中间打测深孔；
40.取样；
41.采用碳弧气刨及球形锉进行消缺；
42.坡口修形满足焊接要求；
43.坡口mt、pt探伤及坡口周边mt、ut探伤；
44.缺陷编号并记录缺陷位置及尺寸。
45.进一步地，所述焊接工艺评定，具体包括：
46.母材复检：按照jb/t6402－2006《大型低合金钢铸件》及相关技术条件中的要求对母材的化学成分和力学性能进行复验，验证成分含量、抗拉强度、屈服强度、伸长率及塑性指标是否符合技术要求，符合要求后方可进行焊接工作；
47.焊接材料复检：按照gb/t 5117-1995《低合金钢焊条》中的要求对焊条进行复验，按照gb/t 8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》中的要求对焊丝进行复验，采用水银法对焊条和焊丝熔敷金属扩散氢进行检验，符合要求后方可进行焊接工作；
48.模拟件焊接及试样制备：
49.模拟件设计：模拟件试板由机架开裂部位两侧取得，采用对接的形式来模拟实际焊接结构；
50.模拟件焊接：探伤检测坡口面确保坡口面没有影响焊接质量的缺陷，进行模拟件组对，在碳钢板上用气保焊丝焊一层打底层，组对时预留一定的反变形，模拟件预热至250℃，确保试件整体受热均匀，同时确保施焊温度和层间温度在180℃～250℃之间，按照焊接工艺打底层焊接，按照焊接工艺填充及盖面层焊接；
51.模拟件焊后热处理：
52.消氢处理，热处理工艺为：250℃～350℃保温2～6小时；
53.模拟件焊后消氢处理后，进行消应力处理；
54.试样制备：采用机械加工的方式去除底板，然后采用线切割加工性能试样，包括冲击试样、拉伸试样、侧弯试样、硬度试样；
55.模拟件接头金相组织分析：
56.利用光学显微镜对补焊模拟件接头的母材金相组织、焊缝金相组织、过渡层金相组织、熔合区形貌、热影响区金相组织进行分析，确定焊接接头各区域组织无异常；
57.模拟件接头力学性能试验：
58.按照gb/t 2650-2008《焊接接头冲击试验方法》要求进行，试样的缺口位置分别位于热影响区、母材侧熔合线、过渡层焊缝、过渡层与填充层熔合线、填充焊缝五个区域，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区冲击功均高于母材技术条件；
59.焊接接头拉伸试验：焊接接头拉伸试验按照gb/t 2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》进行，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区的拉伸强度值不低于母材；
60.焊接接头弯曲试验按照gb/t 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》进行，受试部位为接头熔合区，弯曲压头直径40mm，弯曲角度180,保证侧弯试样弯曲面无裂纹方为合格；
61.焊接接头硬度试验按照gb/t 2654-2008《焊接接头硬度试验方法》进行，测试点位置分别位于母材、热影响区、母材与过渡层熔合区、过渡层、过渡层与焊缝熔合区及焊缝区域，要求硬度与母材接近。
62.进一步地，所述焊接过程包括：
63.打底层焊接；
64.打磨焊缝并进行mt探伤；
65.焊缝局部火焰消氢；
66.填充焊至坡口约1/2分段焊；
67.中间局部消氢；
68.坡口全部焊满；
69.消氢；
70.打磨焊缝进行mt、ut探伤。
71.进一步地，所述消应处理，是采用远红外电加热片对整个焊缝进行局部消应热处理，消应热处理过程采用天然气烧嘴火焰进行热补偿，远红外消应时，焊缝表面要求至少布置两根点焊式热电偶；
72.所述残余应力检测，是采用盲孔法，在试件上钻一个盲孔，使本来处于平衡状态下的残余应力被部分释放，建立起新的平衡，利用两次平衡之间的应变变化，计算出钻孔前试件内存在的残余应力。
73.进一步地，所述质量与安全性分析，是通过采用母材模拟实际焊接修复条件焊接，对模拟件的理化性能全面的试验研究，为实际焊接修复提供技术数据支持；通过对消应力处理后的补焊部位的残余应力测定及分析，焊接修复采用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺和热处理工艺是合理的；
74.所述ut和mt探伤焊接情况：用于确认焊接后的质量情况；
75.消应处理冷至室温后，对焊补区进行ut和mt检查，ut探伤在冷至室温后进行，mt探伤时间在冷至室温24h后进行；
76.所述设备焊后三维检测：是采用激光跟踪仪，检测设备焊接后的空间形位精度，与焊前的检测数据进行对比，作为判断是否进行在线加工的依据。
77.进一步地，所述在线加工，是将设备固定在压力机的机架上，依据设备三维检测结果，对变形影响部位进行加工；
78.所述设备整体三维检测：是采用激光跟踪仪，对设备整体三维空间尺寸进行检测，与设备形位技术标准对比，作为判断是否进行设备组装的依据。
79.进一步地，一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，还包括加强板装焊，消应结束，焊缝探伤合格后，在焊缝表面装焊加强板，加强板要求一周施焊，焊条电弧焊或co2气体保护焊，加强板焊后采用割把火焰进行450～500℃/15min局部消应，消应后打磨焊缝进行mt或pt检查。
80.进一步地，在焊接前设置焊前工作，所述焊前工作包括：
81.装焊焊接过程变形测量基准块；
82.焊前采用天热气火焰烧嘴进行预热，预热温度200～250℃；
83.装焊π型筋板减少焊接变形。
84.与现有技术相比本发明的有益效果是：
85.本发明在现场设备上实现了检测、焊接、热处理、加工等工序，并在实施中交叉运用；依据裂纹情况可以在2-6个月内完成修复工作，修复时间得到极大节约，保证了产品供应及市场份额；降低了修复成本，保证了公司正常运营及年度收益；机架修复质量达到了技术及出厂标准，保证了设备正常使用寿命；本方法适用于所有组合式和整体式框架结构的热模锻压力机。
附图说明
86.下面结合附图对本发明作进一步的说明：
87.图1为裂纹止裂孔和测深孔示图；
88.图2a为穿透式裂纹消缺后坡口制备示图；
89.图2b为穿透式裂纹消缺后坡口制备示图；
90.图3为模拟件焊接坡口形式及尺寸示意图；
91.图4为模拟件打底层焊接示意图；
92.图5为模拟件填充及盖面焊接示意图；
93.图6为性能试样加工位置示意图；
94.图7为过程变形基准块焊接示意图；
95.图8a为π型筋板示意图一；
96.图8b为π型筋板示意图二；
97.图9为打底层焊接示意图
98.图10为裂纹分段、焊接方向示意图；
99.图11为焊接1/2坡口深度示意图；
100.图12为剩余1/2坡口焊接示意图；
101.图13为消氢工艺曲线图；
102.图14为消应工艺曲线图；
103.图15为加强板焊接示意图；
104.图16为左机架裂纹长度及深度示意图；
105.图17为右机架裂纹长度及深度示意图；
106.图18为本发明所述一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法流程图。
具体实施方式
107.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下
面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
108.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
109.下面结合附图对本发明作详细的描述：
110.一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，如图18所示，工艺流程：设备焊前三维检测
→
ut/mt探伤裂纹深度及长度
→
消缺、取样及坡口制备
→
焊接工艺评定
→
焊前工作
→
焊接过程
→
消应处理
→
质量与安全性分析
→
ut/mt焊接情况
→
残余应力检测
→
加强板装焊
→
设备焊后三维检测
→
在线加工(如焊接变形超标)
→
整体三维检测(在线加工完后)
→
合格后交安装。
111.具体修复过程如下：包含焊接、检测、加工及过程控制方法。
112.1、设备焊前三维检测：采用激光跟踪仪(测量范围40m)，检测设备焊接前的空间形位精度，作为焊接后的设备形位精度纠正的基准。
113.2、ut/mt探伤裂纹：对裂纹及周围250mm范围进行探伤检测，确定裂纹位置、深度、长度及延展趋势，确定止损线及焊接工作量。
114.3、消缺、取样及坡口制备：消缺用于裂纹消除，取样用于物理性能检验及模拟试验，坡口制备为焊接做准备。
115.流程：裂纹两端打止裂孔
→
裂纹中间打测深孔
→
取样
→
消缺(碳弧气刨+球形锉)
→
坡口修形满足焊接要求
→
坡口mt、pt探伤及坡口周边mt、ut探伤
→
缺陷编号并记录缺陷位置及尺寸
116.过程要求：
117.消缺前，采用碳弧气刨在裂纹两端钻止裂孔和在中间钻测深孔，止裂孔和测深孔深度按照ut探伤深度进行，止裂孔作用是防止裂纹扩展，测深孔作用是验证实际裂纹深度及走向。见图1示意。
118.采用球形锉扩大止裂孔直径至约φ30mm，深度为裂纹深度+10mm，到深度后再刨成u型槽，如果碳弧气刨达不到深度，可以直接开u型槽。
119.碳弧气刨完测深孔后，打磨工采用球形锉进行扩孔，扩孔直径约φ30mm。
120.采用碳弧气刨在裂纹处取样，根据检验方要求及实际情况现场定取样尺寸。
121.采用碳弧气刨对裂纹进行消缺，消缺原则坡口尽量小，但必须满足焊接要求，碳弧气刨修刨至离缺陷深度还有约5mm左右时，改用球形锉进行消缺，减少裂纹延伸。
122.坡口按图2a、图2b制备符图后，采用砂轮对坡口进行打磨，碳弧气刨表面打磨深度要求≥1.5mm，去除渗碳层露出金属光泽。
123.对坡口mt、pt探伤检查，确保表面无线性缺陷显示，对坡口周边250mm范围母材进行mt、ut探伤检查，确保周边无隐藏缺陷。如发现超标缺陷，视缺陷大小采用金属磨头打磨或碳弧气刨方式进行消缺，消缺后重新对消缺部位进行mt、pt
124.对缺陷进行编号并记录尺寸，对缺陷进行拍照。
125.4、焊接工艺评定：
126.4.1、母材复检：按照jb/t6402－2006《大型低合金钢铸件》及相关技术条件中的要求对母材的化学成分和力学性能进行复验，验证成分含量、抗拉强度、屈服强度、伸长率及塑性指标等是否符合技术要求，符合要求后方可进行焊接工作。
127.4.2、焊接材料复检：按照gb/t 5117-1995《低合金钢焊条》中的要求对焊条进行复验，按照gb/t 8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》中的要求对焊丝进行复验，采用水银法对焊条和焊丝熔敷金属扩散氢进行检验，符合要求后方可进行焊接工作。
128.4.3、模拟件焊接及试样制备：
129.模拟件设计：模拟件试板由机架开裂部位两侧取得，机加后得到2块尺寸为130mm
×
100mm
×
28mm的试板。采用对接的形式来模拟实际焊接结构，焊接坡口形式及尺寸见图3。
130.模拟件焊接：探伤检测坡口面确保坡口面没有影响焊接质量的缺陷
→
进行模拟件组对，底板采用20mm厚的q235碳钢板，在碳钢板上用气保焊丝焊一层打底层，组对时预留一定的反变形
→
模拟件预热至250℃，确保试件整体受热均匀，同时采用适当的加热方法确保施焊温度和层间温度在180℃～250℃之间
→
按照焊接工艺打底层焊接(见图4)
→
按照焊接工艺填充及盖面层焊接(见图5)。
131.模拟件焊后热处理：
132.消氢处理，热处理工艺为：250℃～350℃保温2～6小时。
133.模拟件焊后消氢处理后，进行消应力处理，消应力处理曲线见图14。
134.试样制备：采用机械加工的方式去除底板，然后采用线切割加工性能试样，包括冲击试样、拉伸试样、侧弯试样、硬度试样，见图6所示。
135.4.4、模拟件接头金相组织分析：
136.利用光学显微镜对补焊模拟件接头的母材金相组织、焊缝金相组织、过渡层金相组织、熔合区形貌、热影响区金相组织进行分析，确定焊接接头各区域组织无异常。
137.4.5、模拟件接头力学性能试验：
138.焊接接头冲击韧性试验：按照gb/t 2650-2008《焊接接头冲击试验方法》要求进行，试样的缺口位置分别位于热影响区(haz)、母材侧熔合线、过渡层焊缝、过渡层与填充层熔合线、填充焊缝等五个区域，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区冲击功均高于母材技术条件。
139.焊接接头拉伸试验：焊接接头拉伸试验按照gb/t 2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》进行，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区的拉伸强度值不低于母材。
140.焊接接头横向侧弯试验：焊接接头弯曲试验按照gb/t 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》进行，受试部位为接头熔合区，弯曲压头直径40mm，弯曲角度180，,保证侧弯试样弯曲面无裂纹方为合格。
141.焊接接头硬度试验：焊接接头硬度试验按照gb/t 2654-2008《焊接接头硬度试验方法》进行，测试点位置分别位于母材、热影响区、母材与过渡层熔合区、过渡层、过渡层与焊缝熔合区及焊缝区域，要求硬度与母材接近。
142.4.6、焊接工艺评定说明：模拟件所采用的焊接工艺与热处理工艺与《现场焊接修复工艺》中的要求一致，因此模拟件的力学性能能很好的代表修复后机架的力学性能，模拟件的焊接接头综合力学性能是能够满足机架母材技术条件要求的，因此只要严格执行《现场焊接修复工艺》要求，预期目标是能够实现的。
143.5、焊前工作：
144.装焊焊接过程变形测量基准块：采用表面加工良好的钢带或小钢条，在图7所示位置装焊测量焊接过程变形的基准块，可用卷尺、钢板尺或卡尺测量，通过间距变化反应焊接变形情况，以便及时调整工艺。具体装焊位置根据现场实际确定。焊接过程要求每2小时测量一次并记录。
145.焊前采用天热气火焰烧嘴进行预热，预热温度200～250℃。预热过程注意对加工面进行覆盖保护，将坡口周边进行遮挡保温利于升温。
146.装焊π型筋板减少焊接变形，采用30mm～50mm厚q235类材质的钢板割制π型筋板，筋板尺寸如图8a、图8b所示，π型筋板延裂纹立面方向装焊，焊角高度约30mm。
147.6、焊接过程：
148.流程：打底层焊接
→
打磨焊缝并mt(干粉)探伤
→
焊缝局部火焰消氢
→
填充焊至坡口约1/2(分段焊)(返修过程中每晚火焰消氢)
→
中间局部消氢(火焰或远红外加热器)
→
坡口全部焊满
→
消氢(远红外加热器)
→
打磨焊缝进行mt、ut探伤。
149.6.1、打底层焊接：具体如图9。
150.预热到温后，对整个坡口进行打底层焊接，打底层焊接采用焊条电弧焊，使用前在烘箱内进行350℃烘干1h，使用过程放在焊条保温筒内。
151.打底层焊接要求：打底层厚度约10mm，第一层采用φ4mm焊条，第二层可采用φ5mm焊条，焊接时坡口始终保持u型。
152.打底层焊接过程中要求每焊一道及时清渣，第一层焊完后要求对整个焊缝表面进行清渣打磨并仔细检查，对局部焊道夹层或条渣，采用球形锉打磨清缺。
153.整个坡口焊补过程中坡口温度要求150～250℃。
154.打底层焊完后打磨焊缝表面进行mt(干粉)检查。
155.探伤合格后采用天然气火焰烧嘴对整个焊缝进行300～350℃/2h局部消氢处理。
156.6.2、填充焊接：具体如图10、图11、图12。
157.消氢结束后采用焊条电弧焊或co2气体保护焊进行填充焊，填充焊采用ф5.0焊条或φ1.2mm焊丝，填充焊接过程中要求每焊一层及时清渣，并采用风铲进行锤击消应。填充焊要求采用分段焊接，焊至约1/2深坡口时，对焊缝进行300～350℃/4～6h局部消氢处理。
158.消氢结束后，打磨焊缝表面进行mt(干粉)检查。
159.采用电弧焊ф5.0焊条或co2气体保护焊φ1.2mm焊丝，完成剩余1/2坡口的焊接。
160.整个坡口填充焊接过程中，每晚停焊时均需采用天然气火焰对焊缝进行消氢处理，消氢温度300～350℃/4～6h。
161.整个坡口全部焊完后，采用远红外电加热片对整个焊缝进行450～500℃/12h消氢处理，具体工艺如图13所示。
162.消氢结束缓冷至常温后，修刨打磨焊缝表面，对焊缝进行mt、ut探伤检查，如有不合格位置现场确定修补方案。
163.6.3、焊接工艺参数如下表1所示：采用直流反接方式。
164.表1
[0165][0166]
注:气体纯度(v/v):299.50％，水分含量(质量)≤0.05％
[0167]
6.4、整个焊接过程中要求按照《焊接、焊补过程记录表》，每2小时左右记录一次焊接参数，见表2。
[0168]
表2
[0169][0170]
7、消应处理：
[0171]
探伤合格后，采用远红外电加热片对整个焊缝进行局部消应热处理，消应热处理过程可采用天然气烧嘴火焰进行热补偿，远红外消应时，焊缝表面要求至少布置2根点焊式热电偶，具体工艺如图14所示。
[0172]
注：
[0173]
保温时长按照裂纹所在部位铸件最大壁厚计算，保温时长＝(dmax/25)1h+4h。dmax裂纹部位铸件最大壁厚，dmax＝480mm。
[0174]
若采用插入式铠装热电偶，将温度由560
±
10提高到620
±
10℃。
[0175]
8、残余应力检测：
[0176]
由于左右机架尺寸过大无法搬现场，加上现场测试条件，残余应力的测试方法通常选择盲孔法。
[0177]
盲孔法的基本原理是：在试件上钻一个盲孔，使本来处于平衡状态下的残余应力被部分释放，建立起新的平衡，利用两次平衡之间的应变变化，计算出钻孔前试件内存在的残余应力。
[0178]
流程：预热设备
→
布点
→
打磨
→
抛光
→
清洗
→
贴片
→
连线
→
对中
→
固定
→
调零
→
钻孔
→
清理
→
测量。
[0179]
测试用仪器为yj-26型残余应力测量装置和zdl测残余应力钻孔装置；测试用钻头直径1.5mm，钻孔深度2.0mm；测试用应变花为tj120-1.5-ф1.5型直角应变花。
[0180]
依据经验数据相比，消应热处理使残余应力降低50％方可达到去除残余应力的效果，最大残余应力值小于150mpa以下为可控状态。
[0181]
9、质量与安全性分析：通过采用母材模拟实际焊接修复条件焊接，对模拟件的理化性能全面的试验研究，为实际焊接修复提供技术数据支持；通过对消应力处理后的补焊部位的残余应力测定及分析，焊接修复采用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺和热处理工艺是合理的，实现了焊接修复的无裂纹及其它超标缺陷，保证了机架修复的质量，满足了设备
技术要求，为设备安全使用提供了科学依据。
[0182]
10、ut/mt探伤焊接情况：用于确认焊接后的质量情况。
[0183]
消应处理冷至室温后，对焊补区进行ut\mt检查，ut探伤可在冷至室温后进行，mt探伤时间在冷至室温24h后进行。
[0184]
如果有焊接缺陷或焊补区周围母材缺陷，进行消缺焊补，消缺方法可根据现场情况，尽可能采用打磨方法，焊接方法根据现场情况制定。
[0185]
11、加强板的焊接：
[0186]
消应结束，焊缝探伤合格后，在图6第2段焊缝表面装焊加强板，加强板要求采用约20mm厚的类似q235钢板制作，加强板要求一周施焊，焊条电弧焊或co2气体保护焊均可，具体位置及焊角要求如图15所示。
[0187]
加强板焊后采用割把火焰进行450～500℃/15min局部消应，消应后打磨焊缝进行mt或pt检查。
[0188]
在焊接区域不大的情况下可以不采用。
[0189]
12、设备焊后三维检测：采用激光跟踪仪，检测设备焊接后的空间形位精度，与焊前的检测数据进行对比，作为判断是否进行在线加工的依据。
[0190]
13、加工方法：在焊接变形造成设备形位精度超出标准时进行该工序。
[0191]
采用非标设计设备在线加工：将设备固定在压力机的机架上，依据设备三维检测结果，对变形影响部位进行加工。
[0192]
主要设备有：非标镗床、非标车床、非标铣床等。
[0193]
三维加工精度保证仪器：
[0194]
激光跟踪仪：加工设备安装位置及精度的调整及确定、精加工前的镗杆找正、加工后的形位精度验证。
[0195]
位置跟踪仪：监测加工过程中的设备状态及尺寸偏差。
[0196]
14、设备整体三维检测：采用激光跟踪仪，对设备整体三维空间尺寸进行检测，与设备形位技术标准对比，作为判断是否进行设备组装的依据。
[0197]
该在线焊接修复的方法具有以下优点：
[0198]
通过焊接工艺评定方式，模拟了焊接修复工艺的合理性及科学性，保证了修复后的设备综合力学性能，保证了修复后的设备质量及使用可靠性。
[0199]
焊接、热处理、检测、加工均在现场进行，消除了部件拆装转运时间及成本、节约了大型热处理和加工设备的资源寻找及投入。
[0200]
工艺评定、焊接、热处理、检测、加工等工序衔接紧凑，消除了过程中的等待，极大节约了修复时间。
[0201]
热处理工艺在现场实际情况下的应用，为大型铸钢件的现场处理提供了实践经验。
[0202]
三维检测仪器在修复过程中的检验控制，保证了设备修复后的精度要求。
[0203]
本方法适用于所有组合式和整体式框架结构的热模锻压力机。
[0204]
实施例：
[0205]
kp12500t楔式热模压力机发现左、右机架出现裂纹缺陷。
[0206]
经测定左侧机架裂纹长约3.5m/深0.6m，右侧机架裂纹长约1.5m/深0.6m，如图16、
图17所示。修复时间历时四个多月，焊接材料消耗共计2.5吨，成功实现了kp12500模锻压机机架的焊接修复工作。
[0207]
左、右机架达到了快速修复、低成本、可靠性高的效果和目的，恢复了压力机的工作状态，保证了产品供应和市场份额，保证了公司的正常运营及年度收益。
[0208]
本发明设计了一套大型铸钢件的裂纹在线修复方法，集成了在线焊接、在线热处理、在线检测、在线加工等所有工序，并在工作中交叉运用，工序衔接紧凑，消除了等待，降低了维修成本、节约了修复时间，为大型铸钢件的现场处理提供了实践经验。
[0209]
通过焊接工艺评定方式，模拟了焊接修复工艺的合理性及科学性，保证了修复后的设备综合力学性能，保证了修复后的设备质量及使用可靠性。
[0210]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

技术特征：
1.一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，包括：设备焊前三维检测；ut和mt探伤裂纹深度及长度；消缺、取样及坡口制备；焊接工艺评定；焊接过程；消应处理；残余应力检测；质量与安全性分析；ut和mt焊接情况；设备焊后三维检测；在线加工；设备整体三维检测。2.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于：所述设备焊前三维检测，是指采用激光跟踪仪，检测设备焊接前的空间形位精度，作为焊接后的设备形位精度纠正的基准；所述ut和mt探伤裂纹，是对裂纹及周围进行探伤检测，确定裂纹位置、深度、长度及延展趋势，确定止损线及焊接工作量。3.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，所述消缺、取样及坡口制备：消缺用于裂纹消除，取样用于物理性能检验及模拟试验，坡口制备为焊接做准备；具体包括：裂纹两端打止裂孔；裂纹中间打测深孔；取样；采用碳弧气刨及球形锉进行消缺；坡口修形满足焊接要求；坡口mt、pt探伤及坡口周边mt、ut探伤；缺陷编号并记录缺陷位置及尺寸。4.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，所述焊接工艺评定，具体包括：母材复检：按照jb/t6402－2006《大型低合金钢铸件》及相关技术条件中的要求对母材的化学成分和力学性能进行复验，验证成分含量、抗拉强度、屈服强度、伸长率及塑性指标是否符合技术要求，符合要求后方可进行焊接工作；焊接材料复检：按照gb/t 5117-1995《低合金钢焊条》中的要求对焊条进行复验，按照gb/t 8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》中的要求对焊丝进行复验，采用水银法对焊条和焊丝熔敷金属扩散氢进行检验，符合要求后方可进行焊接工作；模拟件焊接及试样制备：模拟件设计：模拟件试板由机架开裂部位两侧取得，采用对接的形式来模拟实际焊接结构；
模拟件焊接：探伤检测坡口面确保坡口面没有影响焊接质量的缺陷，进行模拟件组对，在碳钢板上用气保焊丝焊一层打底层，组对时预留一定的反变形，模拟件预热至250℃，确保试件整体受热均匀，同时确保施焊温度和层间温度在180℃～250℃之间，按照焊接工艺打底层焊接，按照焊接工艺填充及盖面层焊接；模拟件焊后热处理：消氢处理，热处理工艺为：250℃～350℃保温2～6小时；模拟件焊后消氢处理后，进行消应力处理；试样制备：采用机械加工的方式去除底板，然后采用线切割加工性能试样，包括冲击试样、拉伸试样、侧弯试样、硬度试样；模拟件接头金相组织分析：利用光学显微镜对补焊模拟件接头的母材金相组织、焊缝金相组织、过渡层金相组织、熔合区形貌、热影响区金相组织进行分析，确定焊接接头各区域组织无异常；模拟件接头力学性能试验：按照gb/t 2650-2008《焊接接头冲击试验方法》要求进行，试样的缺口位置分别位于热影响区、母材侧熔合线、过渡层焊缝、过渡层与填充层熔合线、填充焊缝五个区域，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区冲击功均高于母材技术条件；焊接接头拉伸试验：焊接接头拉伸试验按照gb/t 2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》进行，保证焊缝、过渡层、熔合区、热影响区的拉伸强度值不低于母材；焊接接头弯曲试验按照gb/t 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》进行，受试部位为接头熔合区，弯曲压头直径40mm，弯曲角度180,保证侧弯试样弯曲面无裂纹方为合格；焊接接头硬度试验按照gb/t 2654-2008《焊接接头硬度试验方法》进行，测试点位置分别位于母材、热影响区、母材与过渡层熔合区、过渡层、过渡层与焊缝熔合区及焊缝区域，要求硬度与母材接近。5.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，所述焊接过程包括：打底层焊接；打磨焊缝并进行mt探伤；焊缝局部火焰消氢；填充焊至坡口约1/2分段焊；中间局部消氢；坡口全部焊满；消氢；打磨焊缝进行mt、ut探伤。6.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，所述消应处理，是采用远红外电加热片对整个焊缝进行局部消应热处理，消应热处理过程采用天然气烧嘴火焰进行热补偿，远红外消应时，焊缝表面要求至少布置两根点焊式热电偶；所述残余应力检测，是采用盲孔法，在试件上钻一个盲孔，使本来处于平衡状态下的残余应力被部分释放，建立起新的平衡，利用两次平衡之间的应变变化，计算出钻孔前试件内存在的残余应力。
7.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于：所述质量与安全性分析，是通过采用母材模拟实际焊接修复条件焊接，对模拟件的理化性能全面的试验研究，为实际焊接修复提供技术数据支持；通过对消应力处理后的补焊部位的残余应力测定及分析，焊接修复采用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺和热处理工艺是合理的；所述ut和mt探伤焊接情况：用于确认焊接后的质量情况；消应处理冷至室温后，对焊补区进行ut和mt检查，ut探伤在冷至室温后进行，mt探伤时间在冷至室温24h后进行；所述设备焊后三维检测：是采用激光跟踪仪，检测设备焊接后的空间形位精度，与焊前的检测数据进行对比，作为判断是否进行在线加工的依据。8.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于：所述在线加工，是将设备固定在压力机的机架上，依据设备三维检测结果，对变形影响部位进行加工；所述设备整体三维检测：是采用激光跟踪仪，对设备整体三维空间尺寸进行检测，与设备形位技术标准对比，作为判断是否进行设备组装的依据。9.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于：还包括加强板装焊，消应结束，焊缝探伤合格后，在焊缝表面装焊加强板，加强板要求一周施焊，焊条电弧焊或co2气体保护焊，加强板焊后采用割把火焰进行450～500℃/15min局部消应，消应后打磨焊缝进行mt或pt检查。10.根据权利要求1所述的一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，其特征在于，在焊接前设置焊前工作，所述焊前工作包括：装焊焊接过程变形测量基准块；焊前采用天热气火焰烧嘴进行预热，预热温度200～250℃；装焊π型筋板减少焊接变形。

技术总结
本发明涉及一种大型热模锻压力机机架裂纹修复方法，包括：设备焊前三维检测；UT和MT探伤裂纹深度及长度；消缺、取样及坡口制备；焊接工艺评定；焊接过程；消应处理；残余应力检测；质量与安全性分析；UT和MT焊接情况；设备焊后三维检测；在线加工；整体三维检测；本发明实现了左、右机架裂纹的焊接修复及其它超标缺陷的消除，保证了机架修复的质量，达到了热模锻压力机的的技术要求。力机的的技术要求。力机的的技术要求。


技术研发人员：吴鑫波 赵环宇 邢建文 孔祥龙 王洪旗 张欣 丁鹤华
受保护的技术使用者：一汽铸造有限公司 一汽锻造（吉林）有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/15