防腐堆焊

原理

耐磨材料等離子弧堆焊技術(shù)是采用等離子弧堆焊方法，利用等離子弧的高溫，電流密度大的特點。將高硬度質(zhì)顆粒均勻地釬鑲于堆焊層金屬中，而硬質(zhì)顆粒不產(chǎn)生熔化或很少產(chǎn)生熔化.形成復(fù)合堆焊層.這種復(fù)合堆焊層是由兩種以上在宏觀上具有不同性質(zhì)的異種材料組成.一種是在堆焊層中起主要耐磨作用的碳化物硬質(zhì)顆粒，一般為鑄造碳化鎢，碳化鉻，碳化硼，燒結(jié)碳化鎢等.從原則上講各種碳化物，硼化物甚至硬度更高的金剛石都可以作為復(fù)合堆焊層的組成物.國內(nèi)外工業(yè)上復(fù)合材料等離子弧堆焊應(yīng)用焊接較多的硬質(zhì)顆粒是鑄造碳化鎢，它是由共晶組成，硬度為250～300.堆焊層的另一種組成金屬是起"牯結(jié)"作用的基材金屬，也稱之為胎體金屬，它是堆焊層中的基體.一般認(rèn)為，硬質(zhì)顆粒與胎體金屬的結(jié)合是釬焊結(jié)合，堆焊層與母材的結(jié)合為冶金結(jié)合.

特點

采用等離子弧堆焊技術(shù)獲得的復(fù)合堆焊層質(zhì)量穩(wěn)定可靠.復(fù)合材料等離子弧堆焊技術(shù)的最新進展可使堆焊層達(dá)到無氣孔，裂紋及碳化物燒損，熔解等缺陷.碳化物顆粒在堆焊層中分布均勻.耐磨材料堆焊層耐磨性高，在磨損嚴(yán)重的工況條件下，復(fù)合堆焊層的耐磨性表現(xiàn)尤為突出，可較通常的鐵，鈷，鎳基合金表面保護層提高耐磨使用壽命幾倍甚至十幾倍.具有較高的結(jié)合強度.由于堆焊層與被保護工件表面是冶金結(jié)合，因此可以滿足很高的強度要求.同熱噴涂獲得的復(fù)合耐磨保護層比較，堆焊層結(jié)合強度是熱噴涂層結(jié)合強度的3—8倍.復(fù)合堆焊層能滿足一定的抗沖擊要求.例如，水泥生產(chǎn)設(shè)備的石灰石破碎機錘頭，由于在磨損過程中所受的沖擊力較大，一般采用高錳鋼材料，使用壽命較低，在表面堆焊高碳高鉻合金后，易造成堆焊層破碎剝離，若采用復(fù)合耐磨堆焊層可避免這種情況發(fā)生，并且耐磨性明顯提高.可實現(xiàn)高教自動化生產(chǎn)，降低工人勞動強度,改善作業(yè)條件.提高勞動生產(chǎn)率.

堆焊產(chǎn)生背景

石油化工行業(yè)的加氫反應(yīng)器、原流合成塔、煤液化反應(yīng)器及核電站的厚壁壓力容器等內(nèi)表面均需大面積堆焊耐高溫，抗氧及硫化氫等腐蝕的不銹鋼襯里。70年代，在該領(lǐng)域內(nèi)，國內(nèi)外大量采用了帶極埋弧堆焊（SAW）技術(shù)。帶極的寬度也從窄帶向60mm、90mm、120mm、150mm的寬帶方向發(fā)展。該技術(shù)在稀釋率和熔敷速度上比絲極埋弧焊有了長足的進步，但隨著壓力容器日趨大型化、高參數(shù)化，促使堆焊技術(shù)向更優(yōu)質(zhì)更高效的方向發(fā)展。70年代初，德國首先發(fā)明，后被日、美、前蘇聯(lián)等國進一步完善的帶極電渣堆焊技術(shù)由于它具有比帶極埋弧焊更高的生產(chǎn)效率、更低的稀釋率和良好的焊縫成形等優(yōu)點,在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展和較普遍的應(yīng)用。

堆焊內(nèi)容關(guān)鍵

帶極電渣堆焊是利用導(dǎo)電熔渣的電阻熱熔化堆焊材料和母材的，除引現(xiàn)階段外，整個堆焊過程應(yīng)設(shè)有電弧產(chǎn)生。為了獲得穩(wěn)定的電渣堆焊過程，有以下幾個技術(shù)關(guān)鍵

堆焊焊接電源

在電渣堆焊過程中，渣池的穩(wěn)定性對堆焊質(zhì)量影響極大，而電壓的波動又是影響渣池穩(wěn)定性的最關(guān)鍵因素，故希望堆焊過程電壓波動最小，因此要求選用恒壓特性的直流電源。此外，電源應(yīng)具有低電壓，大電流輸出、控制精度高、較強的補償網(wǎng)路電壓波動的能力和可靠的保護性能。電源的額定電流視所用帶寬而異，一般對60mm×0.5mm帶極，額定電流為1500A，90mm×0.5mm為2000A，120mm×0.5mm為2500A。

堆焊焊劑

獲得穩(wěn)定電渣過程的另一個必要條件是焊劑必須具有良好的導(dǎo)電性。一般電渣堆焊焊劑的電導(dǎo)率需達(dá)2～3Ω-1cm-1，為普通埋弧焊焊劑的4～5倍。國內(nèi)外采用的電渣焊劑多為燒結(jié)型。焊劑電導(dǎo)率的大小，取決于焊劑組分中氟化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，當(dāng)氟化物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）少于40%，堆焊過程為電弧過程，在40%～50%范圍大致是電弧、電渣聯(lián)合過程；當(dāng)氟化物大于50%后，可形成全電渣過程。CaF2既是良好的導(dǎo)電材料又是主要的造渣劑，因此CaF2通常是電渣堆焊焊劑的主要成分。除了導(dǎo)電性外，焊劑還需有良好的堆焊工藝性（脫渣、成形、潤濕性）及良好的冶金特性（合金元素?zé)龘p小，不利元素增量少），適宜的粒度（一般比埋弧焊焊劑粒度細(xì)）。滿足上述要求，已用于生產(chǎn)的焊劑種類很多，如有國外的FJ-1（日本）、EST122（德國）、Sandvik37S（美國）；國產(chǎn)的SJ15、SHD202等等。

堆焊磁控裝置

對于寬帶極（帶極寬度大于60mm）電渣堆焊，由于磁收縮效應(yīng)，會使堆焊層產(chǎn)生咬邊，隨著帶極寬度增加，堆焊電流增大，咬邊現(xiàn)象越重，因此必須采用外加磁場的方法來防止咬邊的產(chǎn)生（磁控法）。同時必須合理布置磁極位置，選擇合理的激磁電流大小，外加磁場太強或太弱均會影響堆焊焊道的成形。二個磁極的磁控電流應(yīng)可分別調(diào)整。比如對于非預(yù)熱的平焊位置的工件，當(dāng)帶極為60mm×0.5mm時，磁控裝置的南、北極控制電流分別為1.5A和3.5A；對于90mm×0.5mm的帶極則分別為3A和3.5A。

堆焊工藝參數(shù)

采用合理的堆焊工藝參數(shù)是保證電渣堆焊過程穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量良好的有效手段。影響帶極電渣堆焊質(zhì)量的工藝參數(shù)最主要的有焊接電壓、電流和焊接速度，其次還有干伸長，焊劑層厚度，焊道間搭接量、焊接位置等。① 精確控制焊接電壓對帶極電渣堆焊具有重要意義，當(dāng)電壓太低，有帶極粘連母材的傾向。電壓太高，電弧現(xiàn)象明顯增加，熔池不穩(wěn)定，飛濺也增大，推薦的焊接電壓可在20～30V之間優(yōu)選。② 焊接電流對帶極電渣堆焊質(zhì)量影響也較大。焊接電流增加，焊道的熔深、熔寬、堆高均隨這增加，而稀釋率略有下降，但電流過大，飛濺會增加。不同寬度的帶極應(yīng)選擇不同的焊接電流，比如對φ75mm×0.4mm的帶極，電流可在1000～1300A之間優(yōu)選。③ 隨著焊接速度的增加，焊道的熔寬和堆高減小，熔深和稀釋率增加，焊速過高，會使電弧發(fā)生率增加，為控制一定的稀釋率，保證堆焊層性能，焊接速度一般控制在15～17cm/min。④ 帶級電渣堆焊時，母材傾角會影響稀釋率和焊道成形，一般推薦采用水平位置或稍帶坡度（1o～2o；）的上坡焊為宜。⑤ 其他一些參數(shù)的推薦值為：帶極伸出長度為25～35mm，焊劑厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。

堆焊應(yīng)用范圍

帶極電渣堆焊與帶極埋弧堆焊比有以下優(yōu)點：1）熔敷效率高，在中等電流下，比埋弧焊高50%；3）堆焊層成形良好，不易有夾渣等缺陷，表面質(zhì)量優(yōu)良，表面不平度小于0.5mm（埋弧堆焊時大于lmm）故表面無需機械加工，省料省時。4）帶極中合金元素?zé)龘p和不利元素增量極少，堆焊層的塑性和韌性高于埋弧難焊。5）由于接頭熔合區(qū)的碳擴散層窄，馬氏體帶寬度小，故接頭熔合區(qū)性能優(yōu)于帶極埋弧堆焊。正由于帶極電渣堆焊有上述優(yōu)點，國內(nèi)外在加氫控制反應(yīng)器、煤氣工程熱壁交換爐、核電站設(shè)備中壓力容器的內(nèi)表面大面積堆焊中均得到了廣泛應(yīng)用。由于電渣帶圾堆焊自身的一些特點，它也有定的應(yīng)用范圍：帶極電渣堆焊熱輸入較高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件，推薦適用的工件最小直徑和壁厚如表1所示。表 1 推薦適用于帶極電渣堆焊的最小直徑和壁厚電極尺寸最小基體厚度最小曲面直徑外表面 內(nèi)表面60×0.5 40 250 45090×0.5 80 500 900

冷焊堆焊技術(shù)是利用高頻電火花放電原理，對工件進行無熱堆焊，來修補金屬工件的表面缺陷與磨損，能保證工件的完好性；也可以利用其強化功能對工件進行強化處理，實現(xiàn)工件的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等。冷焊堆焊設(shè)備對金屬制品工件修補后不變形、不退火、溶接強度高、抗耐磨?？赏ㄟ^金相、拉伸及硬度測試，同時焊材與基體的冶金結(jié)合保證了焊接的牢固性。常用于精密鑄件的針孔、氣孔、毛刺、飛邊 、磕碰、劃傷、崩角、塌角 、砂眼、裂紋、磨損、內(nèi)陷 、制造錯誤、制造缺陷、焊接缺陷的修復(fù)與機械表面強化。