干熄焦爐料鐘表面堆焊修復工藝

朱寧 宋萍 彭恂軍

摘 要：本文通過干熄焦爐料鐘的使用條件和磨損狀況，針對料鐘材料的堆焊性能進行分析，選擇合適的焊接方法、焊接材料，制定出合理的工藝和措施，成功地對干熄焦爐料鐘表面進行了堆焊修復，延長了料鐘的使用壽命。

關鍵詞：表面堆焊；碳化鎢耐磨焊條；工藝及措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.013

0 引言

攀鋼煤化工公司干熄焦爐料鐘是安裝在焦爐入口處，起著均衡分布熾熱焦炭的作用，在生產使用過程中溫差大，熾熱焦炭連續對料鐘撞擊和沖刷，未到使用周期料鐘表面就磨損嚴重，使焦碳不能較均勻的分布，影響正常生產。為延長料鐘的使用壽命，消除設備隱患，須對料鐘表面磨損進行焊補修復，使其達到使用周期要求（6個月）。經料鐘的磨損情況和使用環境進行分析，決定選擇熔點高耐磨性好的碳化鎢D707耐磨焊條在其表面進行堆焊修復。

1 堆焊性能分析

（1）干熄焦料鐘基體材質為ZG35Mn，屬錳系合金鑄鋼，其化學成分和力學性能見表1、表2所示。按國際焊接學會推薦的碳當量計算公式進行估算，得出ZG35Mn的碳當量值為Ceq=0.483～0.633%，材料具有一定的淬硬傾向，焊接性較差。如果在其表面堆焊的工藝和措施不當時，熔合區和熱影響區會產生硬脆的馬氏體組織，易于開裂，甚至堆焊層剝離。

（2）因選擇的堆焊材料是碳化鎢耐磨焊條（牌號D707），其化學成分和堆焊層硬度表3所示。而堆焊基體為鐵基合金（ZG35Mn），選擇碳化鎢焊條堆焊后，是由大量的碳化物顆粒分布在金屬基體上構成一種堆焊合金，它有較高的硬度（2500HV）及熔點（2600℃），其組織一般是含W（40～50%）的馬氏體。碳化鎢由于其熔點高，所以基本上不熔化而存在焊縫中，為充分發揮碳化鎢的耐磨性，應盡量保持碳化鎢的顆粒形狀，避免熔化。如果焊條電弧焊熱輸入大時，碳化鎢顆粒大部分要被熔化，在焊縫中析出含鎢復合碳化物，硬度會降低（約為1200HV），導致耐磨性下降。

（3）基體金屬ZG35Mn的線膨脹系數為（11.2～12.8）10-6/K與碳化鎢堆焊焊條的線膨脹系數（5.4～6.2）10-6/K相差較大，而它們的金屬成分差別也較大，堆焊過程中工藝和措施不當會引起較大的內應力，易使堆焊層金屬在焊后的冷卻過程中產生裂紋。所以，堆焊過程應采取降低焊接應力的工藝和措施，以減少應力和防止產生應力集中。

2 堆焊工藝及措施

2.1 焊前準備

（1）用碳弧氣刨清除料鐘表面局部剩下凸起部分，然后用角向砂輪機清理干凈夾碳層、鐵銹等，盡量使料鐘表體平整并露出金屬光澤，便于保證堆焊時的質量。

（2）準備額定焊接電流不小于400A的直流弧焊機兩臺，連接反極性。

（3）焊條經350℃烘烤1～2小時后放在100～150℃保溫筒內，隨用隨取。

（4）準備2把氧-乙炔大號烤搶用于加熱和1把紅外線測溫儀以及帶圓頭的小錘2把。

2.2 焊前預熱

焊前將待堆焊的料鐘整體預熱到250～300℃，以降低堆焊過程的冷卻速度。

2.3 堆焊工藝參數

焊接過程中在熔合良好的情況下，盡量選擇小的焊接電流和快的焊接速度，以控制熱輸入量和降低熔合比。其堆焊工藝參數表4所示。

2.4 焊接順序

采取兩人對稱、分散、分段退焊，以減少應力、防止應力集中和使應力分布較均勻。如下圖2所示的堆焊順序和分段退焊方法。

2.5 操作要點及措施

（1）分四層多道堆焊（要求堆焊層厚度不小于15mm），焊接時采用輕微直線往復進行連續、短弧操作，焊道寬度不超過10mm，收弧時填滿弧坑。每道之間搭接前一道金屬的1/2左右，接頭處應錯開

不小于30mm。

（2）每焊完一段時，立即用帶圓頭（R= 5mm）的小錘進行錘擊，達到布滿麻點為止，以降低部分應力。

（3）每層堆焊厚度等于或略小于4mm。第一層（即過渡層）的焊接非常關鍵，焊完后應嚴格清渣，檢查無裂紋、夾渣、未熔合等缺陷后，再按照工藝進行后面層的堆焊。

（4）焊接過程中應控制層間溫度等于或略高于預熱溫度，如發現低于預熱溫度應及時加熱。整個焊接過程應一次性完成，中途不能停止。

3 焊后處理

（1）堆焊完成后立即將料鐘整體緩慢加熱到680～720℃范圍，并保持2h的熱處理，然后用已烘干的石棉覆蓋在表面使其緩慢冷卻。

（2）料鐘整體冷卻到室溫后，用角向砂輪機將局部凸出部分修磨平整，使其堆焊層表面光滑。

4 焊后檢驗

料鐘表面堆焊后，外觀檢驗未發現夾渣、裂紋等缺陷，尺寸均在要求的范圍內，如圖3所示，用著色探傷，未發現有表面裂紋缺陷，符合質量標準要求。

5 結束語

選擇D707碳化鎢耐磨焊條結合制定的工藝和措施，在ZG35Mn料鐘基體表面進行整體堆焊修復，延長了干熄焦料鐘的使用壽命。經用于生產使用1個周期后未出現明顯磨損和其它異常現象，滿足了使用要求。并且該焊接工藝簡單易行，操作難度小，成本低。目前已對三座干熄焦的料鐘進行了堆焊修復，均達到了很好的效果。

參考文獻：

[1]徐越蘭.常用焊接材料手冊[M].北京：化學工業出版社，2009（01）.

[2]王娟等.表面堆焊與熱噴涂技術[M].北京：化學工業出版社，2004

（07）.

[3]完衛國.焊條電弧焊堆焊應用實例[M].北京：機械工業出版社，

1998（12）.

作者簡介：朱寧（1964-），男，四川米易人，焊工高級技師，國際焊接技師，從事焊接工藝及焊接技術培訓工作。