堆焊定义

、堆焊定义：
用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能的材料，以增加零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等方面性能。

在冶金、矿山、电力、农业、石油等行业被广泛应用。

2、堆焊须注意几点：
•根据使用要求，合理选用堆焊合金；
•尽量降低母材稀释率；（摆动、防工件变形）
•提高生产率；（明弧）
•希望堆焊金属和母材有相近的膨胀系数和相变温度。

（高铬铸铁）
3、堆焊目的：
•降低成本
•延长使用寿命
•减少维修（费用及时间）
•减少备件
面堆焊就是对耐磨部件表面硬化处理的过程。

采用高硬度的药芯焊丝和WD-BX1型专业明弧平焊焊接设备进行表面堆焊，从而使耐磨部件表面形成比母材材质更耐磨的高铬复合碳化物，并能够使该高铬碳化物与母材很好的结合成一个整体。

采用这种技术会节约采购成本的50%以上，有效生产使用时间是原新品的2倍以上。

例如：企业购置新品进行生产活动，在耐磨件磨损到最佳生产效率以下时（磨损量约占新品总重量的一小部分），企业就会报废该部件重新购置，那么余下的大部分报废处理不经济，增加采购费用，加重企业经济负担。

因为采用硬面堆焊技术可以降低采购费用，又能延长耐磨部件的使用寿命，在各个行业得到了广泛的关注与应用。

下面就各个行业的实际情况，介绍硬面堆焊技术的应用。

1、钢铁行业硬面堆焊技术的应用
钢铁厂的耐磨部件工作环境非常恶劣。

生产过程中温度高，冷热循环频繁，使耐磨设备加速磨损，增加钢铁厂的维修成本及工作人员的劳动强度。

例如钢铁厂中的连铸辊是连轧机的主体，在生产过程中，连铸辊通过产生挤压力来使钢坯成型。

此种工作原理使连铸辊受到钢坯的高温及反作用力的影响，就会使连铸辊的表面产生非疲劳性裂纹，可以直观看清，甚至成片状脱落。

给生产运行带来极大的不便，影响生产效率，甚至造成停产。

很多钢铁厂深知，购买新品交货工期长，而且生产成本也提高了一半以上。

以连轧机中的一个连铸辊为例，当该辊磨损到最佳生产率以下时，实际消耗不足整体辊子的1/10，那么9/10的铸辊报废处理不经济。

所以钢铁厂大都采用硬面堆焊技术，在报废的辊子表面堆焊硬面合金，直到堆到辊子原表面尺寸。

这样，一来可以降低生产成本的一半以上，二来缩短恢复生产的时间，另外，过钢量增长8~10倍，经济合理。

2、水泥生产企业硬面堆焊技术的应用
目前新型干法生产线在我国蓬勃发展，立式磨机以它的低能耗被广泛应用到水泥生产线中。

例如：生料粉磨、熟料粉磨、煤粉粉磨以及矿渣粉磨。

立式磨机（通常称为立磨）因此成为相关企业关注的热点，从而也应运而生很多服务项目。

立式磨机的磨辊辊套及磨盘衬瓦的硬面堆焊工程服务就是其中一项。

提高磨辊辊套及磨盘衬瓦的耐磨性，已经成为应用立磨水泥生产企业的硬性指标。

因为立式磨机是水泥生产企业的重要生产设备之一。

但磨辊辊套及磨盘衬瓦的磨损是主观存在的，磨损到一定程度，耐磨部件因表面缺失、变形，使部件间隙加大，不能进行很好的研磨，从而降低生产效率，提高生产能耗，甚至不能进行生产。

根据目前水泥市场的可观利润，停产一天将会对大型水泥生产企业造成至少几十万的纯利润损失。

尽快提高生产效率，或尽快恢复生产是迫在眉捷的。

因为采用更换新品的维修方式，需要大量采购费用，而且供货周期比较长，若在水泥生产企业非计划性的维修中，显得远水解不了近渴。

所以“救急性服务——硬面堆焊”是广大应用立式磨水泥业主的理想选择。

水泥生产企业的耐磨件硬面堆焊，服务形式可以多样化，即可以拆下来运到堆焊修复工厂去进行堆焊修复，也可以在不解体磨机的情况下进行磨内补焊。

以水泥生产企业的生料磨为例：由于国内的水泥生产线趋于大吨位化，所以立式磨的外形尺寸也会相应加大，以迎合生产量。

磨盘外径尺寸大部分不小于3米。

由于磨内空间大，WD-BX1型便携式焊接设备轻而易举的就可以架设进磨内，也可多台架设。

进行磨辊辊套及磨盘衬瓦的硬面堆焊。

从而节约了大量拆卸费用，减轻工人劳动强度，缩短了检修工期。

尤其是在水泥生产企业没有备件的情况下，这种在磨内进行堆焊的技术更是水泥业主的最宠，对比新备品，费用低、工期短、耐磨寿命可提高2倍以上。

是水泥生产企业的经济首选。

国产或进口的立式磨机，在国内应用颇多。

立磨辊套及衬瓦的母材材质大体有以下几种：高铬铸铁、镍铬合金等，这些材料都适合表面堆焊，但必须选用专业焊接设备及专用焊材。

分析立磨耐磨件的磨损原因，有原料进料时，对设备的冲击，以及在磨辊与磨盘接触边缘与物料产生的剪切力，加上磨机在粉磨物料时受到的反作用力，使耐磨件表面沟壑与凸棱交替变换，使耐磨件表面尺寸变小，增加间隙，影响生产效率。

采用沈阳威德焊接的堆焊技术，可以堆焊分体式部件、平面部件、锥形部件。

如锥形磨辊磨损严重，并且在大头已经磨平的情况下，采用沈阳威德焊接的专业技术进行过渡耐磨层，防止母材与耐磨层结合不紧密，在运行中使耐磨层脱落。

在磨内进行堆焊技术经济、轻松、合理，已被广泛应用。

3、电厂硬面堆焊技术的应用
火力发电是国内电力行业的佼佼者，也是由于中国煤资源分布广泛的结果。

火力发电大都燃烧煤粉，使用立式磨进行粉磨煤粉。

由于煤质的影响，对立磨的冲击也相当严重。

磨煤机运行时，主要是将煤块及含大量杂质的煤干石进行粉磨挤压。

长时间运行，磨辊的表面会出现沟鳞状磨损，磨盘表面会在与磨辊接触面出现宽大约7~11公分的环形沟槽，使磨煤机工作效率越来越低，加大能耗。

此时采用硬面堆焊技术，对磨辊及磨盘表面进行堆焊，使耐磨件表面形成耐磨层，各种性能指标均优于新铸造品，这也是由于铸造工艺本身决定的。

电渣堆焊编辑
产生背景
石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。

70年代，在该领域内，国内外大量采用了带极埋弧堆焊（SAW）技术。

带极的宽度也从窄带向60mm、90mm、120mm、150mm的宽带方向发展。

该技术在稀释率和熔敷速度上比丝极埋弧焊有了长足的进步，但随着压力容器日趋大型化、高参数化，促使堆焊技术向更优质更高效的方向发展。

70年代初，德国首先发明，后被日、美、前苏联等国进一步完善的带极电渣堆焊技术由于它具有比带极埋弧焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点,在国内外得到迅速发展和较普遍的应用。

内容关键
带极电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引现阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。

为了获得稳定的电渣堆焊过程，有以下几个技术关键：
焊接电源
在电渣堆焊过程中，渣池的稳定性对堆焊质量影响极大，而电压的波动又是影响渣池稳定性的最关键因素，故希望堆焊过程电压波动最小，因此要求选用恒压特性的直流电源。

此外，电源应具有低电压，大电流输出、控制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。

电源的额定电流视所用带宽而异，一般对60mm×0.5mm带极，额定电流为1500A，90mm×0.5mm为2000A，120mm×0.5mm为25O0A。

焊剂
获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。

一般电渣堆焊焊剂的电导率需达2～3Ω-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。

国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。

焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40%，堆焊过程为电弧过程，在40%～50%范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50%后，可形成全电渣过程。

CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。

除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。

满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（日本）、EST122（德国）、Sandvik37S（美国）；国产的SJ15、SHD202等等。

磁控装置
对于宽带极（带极宽度大于60mm）电渣堆焊，由于磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，随
着带极宽度增加，堆焊电流增大，咬边现象越重，因此必须采用外加磁场的方法来防止咬边的产生（磁控法）。

如图所示。

同时必须合理布置磁极位置，选择合理的激磁电流大小，外加磁场太强或太弱均会影响堆焊焊道的成形（图2）。

二个磁极的磁控电流应可分别调整。

比如对于非预热的平焊位置的工件，当带极为60mm×0.5mm时，磁控装置的南、北极控制电流分别为1.5A和3.5A；对于90mm×0.5mm的带极则分别为3A和3.5A。

工艺参数
采用合理的堆焊工艺参数是保证电渣堆焊过程稳定，焊缝质量良好的有效手段。

影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。

①精确控制焊接电压对带极电渣堆焊具有重要意义，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。

电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V 之间优选。

②焊接电流对带极电渣堆焊质量影响也较大。

焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均随这增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。

不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，比如对φ75mm×0.4mm的带极，电流可在1000～1300A之间优选。

③随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～17cm/min。

④带级电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，一般推荐采用水平位置或稍带坡度（1º～2&ordm；）的上坡焊为宜。

⑤其他一些参数的推荐值为：带极伸出长度为25～35mm，焊剂厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。

应用范围
带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊比有以下优点：
1）熔敷效率高，在中等电流下，比埋弧焊高50%；
2）熔深浅而均匀，母材稀释率低，一般可控制在10%以下，比埋弧焊小一倍、单层堆焊即可满足性能要求。

3）堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，表面不平度小于0.5mm（埋弧堆焊时大于lmm）故表面无需机械加工，省料省时。

4）带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧难焊。

5）由于接头熔合区的碳扩散层窄，马氏体带宽度小，故接头熔合区性能优于带极埋弧堆焊。

正由于带极电渣堆焊有上述优点，国内外在加氢控制反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。

由于电渣带圾堆焊自身的一些特点，它也有定的应用范围：
带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件，推荐适用的工件最小直径和壁厚如表1所示。

表1 推荐适用于带极电渣堆焊的最小直径和壁厚
电极尺寸最小基体厚度最小曲面直径，
设备组成：
设备由SPX无限回旋机头、堆焊焊枪、焊接电源、重型操作机等部分组成。

设备包含3套焊枪，分别为：小直径内壁堆焊枪、大直径内壁堆焊枪、端面隔离层堆焊枪。

SPX机头上的旋转机构可进行无限圆周旋转，内置旋转导电机构，气水分离器。

SPX机头具有焊接电流、热丝电流、系统接地、焊枪冷却水进出、焊枪保护气的无限制旋转过程的稳定动态连接和密封能力，同时实现电流、电弧电压、系统工作逻辑信号和送丝控制信号等的无限制旋转过程的稳定连接；可以实现无限制连续焊接、不需要反转回位。

焊接机头上的2个滑块分别同时具备AVC弧长跟踪功能和OSC摆动功能。

AVC滑块内壁堆焊时用于弧长跟踪，端面堆焊时作为堆焊行走轴。

垂直方向滑块端面堆焊时用于弧长跟踪；内壁堆焊可作为堆焊行走轴。

设计了自动定心功能，可自动实现焊接机头旋转中心与工件接管中心，同心精度小于
0.1mm。

内壁堆焊焊枪ID60最小可焊工件内径60mm（堆焊后）。

焊枪枪体内有水冷系统，强制冷却，提高焊枪工作稳定性。

大直径内壁热丝TIG堆焊焊枪配有焊炬角度调节机构和热丝送丝调节机构，可用于接管拐角堆焊、端面堆焊，可用于内径>280mm管径的内壁堆焊。

电流容量大，并具有热丝功能，焊接效率高。

此焊枪具有角度调节机构，焊枪在0-90°角度范围内可进行调整，因此焊枪可适用于拐角堆焊。

端面堆焊焊枪配有尾气拖罩（圆形的），保证熔池在冷却过程中也可获得良好的焊接保护效果。

并且焊枪还有垂直方向和左右方向的焊丝位置调整装置，可以调整钨极和焊丝的相对位置。

堆焊设备法国POLYSOUDE TIG堆焊设备、热丝氩弧堆焊、热丝氩弧堆焊设备、双钨极堆焊设备、阀门堆焊、管端堆焊、端面堆焊、内壁堆焊设备、拐角堆焊、水平堆焊、垂直堆焊、工件旋转堆焊、焊炬旋转堆焊。