第四章补焊与堆焊

Mn Cr Mo V Ni Cu % Ceq C 6 5 15
①、Ceq小于0.4%的钢
σs =294～392N/㎜² （30～40㎏f/㎜² ）的热轧钢。焊时基本上无 淬硬倾向，可焊性良好，采用的补焊技术与 低碳钢相似，焊接材料应选用与母材强度等 级相同。在工艺上除大厚度、大刚度和低温 条件下外，一般不必考虑预热。
（一）、低碳钢零件的补焊

含碳量为≤0.25％的碳钢为低碳钢可焊性良 好。补焊时一般不需要采取特殊的工艺措施， 选用一般的结J422型焊条都可获得满意的结 果。只有在特殊情况下，例如零件刚度很大， 焊时拘束度很大或低温时补焊才有出现裂纹 的可能，此时要注意选用优质焊条，以增强 焊缝金属的抗裂性，同时采用合理的焊接工 艺以减少焊接应力。
三、铸铁件的补焊
铸铁在机械设备中的应用非常广泛。灰口铸铁主要 用于制造各种支座、壳体等基础件。球墨铸铁由于 其机械性能与铸钢相近，巳在部分零件中取代铸钢 而获得应用。 铸铁焊接主要应用于补焊铸造缺陷和补焊巳损坏的 铸铁零件。铸造缺陷以缩孔。 （一）、铸铁的焊接特点 （二）、补焊方法
（二）、中、高碳钢零件的补焊
含碳量为0.25～0.50％的碳钢为中碳钢，高碳钢的 含碳量在0.50％以上。 随着钢中含碳量的增高、焊接接头对裂缝的敏感性 也相应增大。裂缝主要有： ⑴、焊缝内的热裂纹； ⑵、热影响区由于冷却速度快而产生的低塑性淬硬 组织引起的冷裂纹； ⑶、焊缝根部主要由氢渗入而引起的氢裂纹。 为了防止中、高碳钢零件补焊过程中产生的裂纹， 可采取以下措施： 1、改善热循环，降低接头冷却速度

补焊与堆焊
§4—1补焊
§4—2堆焊 §4—3硬聚氯乙烯塑料的焊接
§4—1补焊
一、碳钢件的补焊
二、合金钢件的补焊 三、铸铁件的补焊 四、有色金属件的补焊
一、碳钢件的补焊
机械零件所用的材料种类很多，其可焊性相
差很大。就碳钢而言，钢中含碳量愈高，焊 时出现裂纹的倾向就愈大，可焊性也就愈差， 对补焊技术的要求也愈严格。 （一）、低碳钢零件的补焊 （二）、中、高碳钢零件的补焊

1、改善热循环，降低接头冷却速度






⑴、焊前预热 可以降低热影响区的硬度并减少残余应力及 变形，从而有效地防止焊缝中和热影响区的裂纹。 碳钢焊前预热的程度取决于含碳量和零件刚度，可以大致按 下列经验公式来估计手工电弧焊焊前的预热温度： ＝ 预热温度 0 C 500Ceq 0.11 0.4t （4－1） 式中： Ceq ——钢的碳当量（%）， Ceq C Mn Si ； 4 t——零件厚度（mm）。 此公式主要用于零件厚度t≥20mm的情况。 ⑵、利用多层焊来改善热循环 每层焊缝对后一道焊缝都可 起预热作用，同时也对前一道焊缝起缓冷作用，从而对防止 裂纹起良好作用。 焊后进行缓冷和消除应力的处理对防止裂纹也是有利的。
应用范围
⑴、补焊各种已失效的零件，如因破损、折断、裂 纹等缺陷而不能继续使用的零件； ⑵、用补焊法挽救有缺陷的毛坯件，如铸件中的缩 孔、夹砂、锻件中的夹层等等； ⑶、用堆焊法修复已磨损的零件，同时还可以对其 强化，使其寿命比新件更长。 本章将讨论碳钢、合金钢、铸铁、有色金属制的机 械零件的焊补原理、工艺和应用，手工电弧堆焊、 氧乙炔火焰堆焊、埋弧堆焊和振动电弧堆焊的原理、 工艺和应用。此外，还将介绍硬聚氯乙烯塑料制的 机械装置的结构的焊接原理和技术。
焊接方法也有不足之处主要有
1、焊接变形和应力
2、焊接裂纹
3、气孔 4、补焊接头的强度
1、焊接变形和应力

补焊和堆焊时对工件进行局部的、不均 匀的加热是产生焊接变形和应力的原因。变 形量超过允许值时需矫正，这不但费时，有 时甚至矫正无效而报废。为了防止和减少变 形，常常需要采用一些专门的措施，在下面 的内容中将分别介绍。
4、补焊接头的强度

对一般钢制的零件，此问题不大。但对已经热 处理强化过的材料，补焊时由于焊缝两侧母材受热 影响后要发生组织和相应的性能变化，接头与母材 等强度的要求就不容易达到。对小尺寸的零件，可 用补焊后的整体热处理来解决。大尺寸构件不可能 进行整体热处理，此时需在焊接方法、焊接材料和 工艺等采取一系列的措施，从而增加了补焊的难度。 此外，焊修后焊层的加工，特别是耐磨堆焊层的加 工，也是一个需要注意的问题。

不锈钢制件的补焊
1、应力腐蚀开裂
2、局部腐蚀
1、应力腐蚀开裂
引起应力腐蚀开裂的必要条件之一是要有拉
伸应力存在。构件中的残余应力（特别是焊 接应力）所引起的应力腐蚀开裂事例约占全 部事例的70%以上。奥氏体不锈钢由于导热 性差和线膨胀系数大，故焊接时变形量要比 碳钢大。但补焊时焊接区一般都受到较大的 拘束，使变形困难，从而不可避免地要引起 较大的焊接应力。
（二）、不锈钢制件的补焊
不锈钢主要用于有浸蚀性的化学介质中，要求能耐 腐蚀对强度则要求不高，不锈钢制件的早期损坏多 数不是因受力过大而引起的，主要是因 ①应力腐蚀 开裂、②局部腐蚀而失效。修理方法多将损坏部分 切除，另外镶焊一块牌号相同的钢板。 不锈钢补焊时立即产生裂纹或其它缺陷的危险性不 大，主要问题是防止焊接接头在工作中再度产生应 力腐蚀开裂和局部腐蚀。但由于这两个问题都不会 很快出现，因而在补焊时常常被忽视。
二、合金钢件的补焊
（一）、合金结构钢制件的补焊
（二）、不锈钢制件的补焊
（一）、合金结构钢制件的补焊
合金结构钢就是在碳钢内添加一定量合金元 素的钢，其目的主要提高强度并保持良好的 韧性，这种钢叫强度用钢。在压力容器、发 电设备、车辆、船舶、起重机械和各种工程 结构中使用极为广泛，结构一旦受到损坏常 需用焊接方法修理。 强度钢又可细分为两大类： ⑴、非热处理强化钢 ⑵、热处理强化钢
1、应力腐蚀开裂

焊后应设法尽可能地消除焊接残余拉应力，这对提 高接头、耐应力腐蚀开裂的能力有极为重要的意义； 也可以采用焊后热处理、机械方法（锤击、喷丸 等），或爆炸处理来降低残余应力或使表面呈压应 力状态。例如构件为容器的薄壁件，补焊时很容易 产生波浪变形此时可采用调整焊接顺序以及锤击焊 缝等方法预防，而不宜采用刚性固定法以免增大焊 接残余应力。补焊后如变形量过大，可用机械方法 矫正，严禁用火法矫正，否则耐腐蚀性要降低。
3、奥氏体不锈钢常用的焊接方法
①手工电弧焊，②钨极手工氩弧焊 ⑴、手工电弧焊 手工电弧焊由于方便灵活， 热影响区小，对保证质量有利，是目前应用 最广泛的方法。在补焊工艺上要注意采用小 电流、短弧、快速焊等措施以减少热输入。

⑵、钨极手工氩弧焊
钨极手工氩弧焊也是补 焊奥氏体不锈钢的主要方法，其特点是保护 效果好，无熔渣，焊缝表面成形好，用于封 底焊时，背面熔透良好。管道、容器类产品 补焊时常用此法。 不论用什么方法补焊，只要对工件有耐腐蚀 要求，补焊时就必须做到防止以任何方式损 坏工作表面。例如随处引弧、地线不夹紧、 飞溅、熔渣清除不彻底等等都是不允许发生 的。
③、Ceq大于0.6％的钢σs588～982N/㎜²
（60～100㎏f/㎜² ）以上的中碳调质钢，属高 淬硬倾向的钢，可焊性差，补焊时需要采取 严格的工艺措施防止裂纹。这种钢一般是在 退火状态下补焊，焊时要采用高的预热温度 （200～350℃），焊接方法以手工焊为主， 焊条除强度等级与母材的相同外，还须具有 防裂性能好，焊缝金属的调质处理规范与母 材相一致等要求，焊后需进行整体调质处理 以获得需要性能的接头。


⑴、非热处理强化钢，在热轧和正火状态下使用， 屈服强度在294～490N/㎜² （30～50㎏f/㎜² ）之间， 在我国得到广泛应用，其可焊性良好。
⑵、热处理强化钢，在调质状态下使用 ①、低碳调质钢的屈服强度一般为490～980N/㎜² （90～100㎏f/㎜² ）可以在调质状态下进行焊接。 ②、高碳调质钢的屈服强度在880～1176N/㎜² （90～120㎏f/㎜² ）以上，含碳量大于0.30％焊接 困难。 合金结构钢的焊接特点是容易产生裂纹，其中冷裂 纹又占裂纹中的90％。是需要研究解决的主要问题。 引起这类裂纹的原因一般归内为以下三个因素。

⑵、刀状腐蚀
刀状腐蚀只发生在含Ti、Nb的奥氏体不锈钢
紧邻焊缝热影响区上。为防止这种局部腐蚀， 最好采用超低碳不锈钢。在补焊工艺上，首 先要减少近缝区的过热，面向腐蚀介质的焊 缝要最后焊接。如不可能，要调整焊缝尺寸 和形状及焊接规范，使第二面焊缝所产生的 敏化区（600～1000℃）不落在工作焊缝表 面的过热区上。
2、选用合适的焊条 尽可能选用低氢焊条以增强焊缝的抗裂性
能，焊条应按规定烘干并置于保温筒内， 随用随取。焊条的强度等级要与母材一致。 3、加强焊接区的清理工作，彻底清除可能 进入焊缝的任何氢的来源，例如油、水、 锈以及其它杂质。 4、设法减少母材熔入焊缝的比例 例如开 “V”型坡口，第一层焊缝用小电流施焊等 都是行之有效的方法。但必须注意将母材 溶透，避免产生夹渣及未焊透等缺陷。
2、局部腐蚀
奥氏体不锈钢中局部腐蚀主要指晶间腐蚀和
刀状腐蚀。 ⑴、晶间腐蚀 ⑵、刀状腐蚀
⑴、晶间腐蚀
晶间腐蚀 ①在热影响区 ②焊缝中都可能出现 A、在热影响区 当母材含碳量较低或含有适量稳定 化元素（Ti，Nb）时，常采用小电流、大焊速的补 焊工艺，必要时强制冷却以减少热影响区处于敏化 温度区的时间，这样就可以有效地防止热影响区的 晶间腐蚀。 B、焊缝中 焊缝中的晶间腐蚀问题可采用选用含Ti、 Nb的焊接材料的方法来解决。
2、焊接裂纹

裂纹是焊接缺陷中最危险的一种。铸铁 和淬火钢零件补焊时都容易产生裂纹，是焊 修工作中需要注意的重点问题之一
3、气孔

是焊接熔池中的气体来不及逸出而留在 焊缝中造成的孔洞，对焊缝强度和密封性都 有影响。气孔的形状、大小、数量与母材的 钢种、焊条性质、补焊技术等均有关系。送 修的零件中都有油、锈等污物，焊前若清除 不尽就容易引起气孔。