CN102974916A - Hp系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法，其特征在于，包括有以下步骤：焊前处理：1、首先对磨辊表面进行清洁打磨，即用角向磨光机安装铁刷子对磨辊进行打磨，去除磨辊表面的锈蚀层，待磨辊表面至全部露出金属本体，确保磨辊表面无油污、锈蚀、杂质，达到焊接工艺要求；2、磨辊自动堆焊前，用着色和超声波探伤，检查磨辊是否有裂纹、铸造缺陷以及局部磨损等异常现象，按DL/T681的规定对磨辊的化学成分和力学性能进行核查，本发明针对HP系列磨辊上机运行及磨损特点，第一次堆焊表面合理硬度应在58-64之间，不宜过高，运行时间可达12000小时，上机运行的稳定性可保证，以后再次堆焊只要焊接工艺和焊材相吻合，可重复堆焊六至七次以上。

Description

HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂HP系列磨煤机磨辊技术领域，是一种HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法。

背景技术

近几年中国经济的快速发展带动火力发电行业的突飞猛进，HP型磨煤机越来越多地应用于新建大型发电机组制粉***中，尤其是600MW、1000MW机组，HP型磨煤机的关键部件是HP系列（其中包含HP1163、HP1003、HP863、HP783、HP983、HP963等等）磨辊。

不同的原料对磨辊的磨损程度不同，磨辊的寿命也因此而不同。火力发电厂HP系列磨辊的磨损主要是煤及一些硬杂质如石英石、铁块等对磨辊形成的三体高应力磨料磨损，在长期的碾磨过程中会对磨辊表面产生严重磨损，使得磨辊表面堆焊层大块状脱落，出现犁沟、划伤等现象，磨辊之间的间隙不断加大，磨损程度不均匀，几乎不起碾磨作用，设备运转效率下降，能耗提高，进而降低了生产效率，提高了生产成本。

解决这一问题，除了更换备件，最好的方法就是提高HP系列磨辊的耐磨性能，即采用明弧堆焊防脱落焊接工艺及方法，在磨辊表面堆焊一层或多层硬质合金，使其表面层具有更好的耐磨损、耐腐蚀、高抗热疲劳性能等特点，显著提高磨辊的使用寿命，降低企业设备维修和更换的成本，为企业创造巨大的经济效益。

HP系列磨辊近年来采用的堆焊修复方法主要有两种，一是使用直径Φ3.2-5mm的药芯焊丝在焊剂层下进行自动埋弧堆焊，另一种是使用Φ3.2mm自保护药芯焊丝进行明弧堆焊。埋弧焊与明弧焊比较，采用埋弧堆焊的缺点是焊前要对焊剂进行烘干，焊接过程中要不断添加焊剂，并需专人去除焊渣，使堆焊过程人力、物力投入很大，且环境恶劣，因焊渣影响无法对磨辊进行强迫冷却以保持正常焊层间温度，致使磨辊可焊性受到限制。

以上两种常规的焊接工艺及方法都会造成HP系列磨辊焊后堆焊层表面脱落掉块现象，如果焊前检测不彻底或者焊接过程工艺方法处理不当，还有可能造成磨辊开裂，进而不得不报废等。

 采用自保护药芯焊丝进行防脱落明弧堆焊可消除上述不足，性能可靠，堆焊层不容易脱落掉块，不易引起母材开裂变形，而且实现了生产的自动化，减小手工操作因焊工长期焊接引起的疲劳及堆焊质量下降，同时也具有人工操作不可及的高效率，能适应高质量、高效率的堆焊修复要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法，针对HP系列磨辊上机运行及磨损特点，第一次堆焊表面合理硬度应在58-64之间，不宜过高，运行时间可达12000小时，上机运行的稳定性可保证，以后再次堆焊只要焊接工艺和焊材相吻合，可重复堆焊六至七次以上。

本发明的技术方案如下：

HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法，包括有以下步骤：

a、焊前处理：

1、首先对磨辊表面进行清洁打磨，即用角向磨光机安装铁刷子对磨辊进行打磨，去除磨辊表面的锈蚀层，待磨辊表面至全部露出金属本体，确保磨辊表面无油污、锈蚀、杂质，达到焊接工艺要求；

2、磨辊自动堆焊前，用着色和超声波探伤，检查磨辊是否有裂纹、铸造缺陷以及局部磨损等异常现象，按DL/T681的规定对磨辊的化学成分和力学性能进行核查，主要包括：

a)材质检测：鉴定焊接磨辊的材质成份、结构尺寸、磨损型线；

b)外观检查：表面应无明显创伤、气孔、碳渣、铁锈；

c)无损检测：磨辊表面不得有贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷；

d)硬度检测：取任意三点，获得母材的表面硬度；

b、焊丝的选用：

自动堆焊时，宜使用以钢带内包敷合金粉末轧制和拉拔而成的药芯焊丝，药芯焊丝的质量应符合GB/T 17493 的要求，同时焊丝的药粉应填充均匀，其填充率的变化每米应不大于5％，HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接所用焊丝主要为三种：

1、打底焊丝：HP系列磨辊经检测可焊性后立车机加工出倒推八梯形槽，首先采用9011-1管状自保护明弧焊丝进行槽内填充，使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面，以便于缓冲过渡层及耐磨层的焊接，该焊材是高铬铸铁管状焊丝；

2、缓冲过渡焊丝：填充平梯形槽后采用9011-2焊丝进行缓冲过渡层的焊接，一般施焊1~3层；

3、耐磨焊丝：9011-3高碳复合合金包药焊丝可保证不脱层，焊后焊丝细化的复合碳化物均匀的分布在强化的基体内，焊时注意测量辊体尺寸及圆度，焊到辊体要求尺寸为止；

c、堆焊设备选用要求：

a）焊接电源能保证长时间连续稳定工作；b）操作机能实现自动焊枪的上下左右方向移动；c）变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转；d）除尘***能对自动焊时释放的焊接烟尘进行净化；e）磨辊、磨盘的工装夹具根据甲方电厂的型号来制作，并不能破坏磨辊的装配尺寸；

d、磨辊装夹：

磨辊堆焊时，将磨辊安装在专用夹具上，通过变位机的回转、翻转实现垂直/环形堆焊，一直堆焊到与原工件尺寸吻合，焊接时用制作的专用测量卡具对磨辊套进行测量，尺寸不足时继续堆焊，测量时注意多点测量，检查出高点、低点，然后有针对性的堆焊，直到磨辊套多点测量尺寸基本一致。

本发明针对HP系列磨辊上机运行及磨损特点，第一次堆焊表面合理硬度应在58-64之间，不宜过高，运行时间可达12000小时，上机运行的稳定性可保证，以后再次堆焊只要焊接工艺和焊材相吻合，可重复堆焊六至七次以上。

附图说明

图1为本发明的磨辊的焊接示意图。

具体实施方式

参见附图，HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法，包括有以下步骤：

a、焊前处理：

1、首先对磨辊1表面进行清洁打磨，即用角向磨光机安装铁刷子对磨辊进行打磨，去除磨辊1表面的锈蚀层，待磨辊表面至全部露出金属本体，确保磨辊表面无油污、锈蚀、杂质，达到焊接工艺要求；

2、磨辊自动堆焊前，用着色和超声波探伤，检查磨辊是否有裂纹、铸造缺陷以及局部磨损等异常现象，按DL/T681的规定对磨辊的化学成分和力学性能进行核查，主要包括：

a)材质检测：鉴定焊接磨辊的材质成份、结构尺寸、磨损型线；

b)外观检查：表面应无明显创伤、气孔、碳渣、铁锈；

c)无损检测：磨辊表面不得有贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷；

d)硬度检测：取任意三点，获得母材的表面硬度；

b、焊丝的选用：

自动堆焊时，宜使用以钢带内包敷合金粉末轧制和拉拔而成的药芯焊丝，药芯焊丝的质量应符合GB/T 17493 的要求，同时焊丝的药粉应填充均匀，其填充率的变化每米应不大于5％，HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接所用焊丝主要为三种：

1、打底焊丝：HP系列磨辊经检测可焊性后立车机加工出倒推八梯形槽2，首先采用9011-1管状自保护明弧焊丝进行槽内填充，使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面3，以便于缓冲过渡层及耐磨层的焊接，该焊材是高铬铸铁管状焊丝；

2、缓冲过渡焊丝：填充平梯形槽后采用9011-2焊丝进行缓冲过渡层4的焊接，一般施焊1~3层；

3、耐磨焊丝：9011-3高碳复合合金包药焊丝可保证不脱层，焊后焊丝细化的复合碳化物均匀的分布在强化的基体内，焊时注意测量辊体5尺寸及圆度，焊到辊体要求尺寸为止；

d、堆焊设备选用要求：

a）焊接电源能保证长时间连续稳定工作；b）操作机能实现自动焊枪的上下左右方向移动；c）变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转；d）除尘***能对自动焊时释放的焊接烟尘进行净化；e）磨辊、磨盘的工装夹具根据甲方电厂的型号来制作，并不能破坏磨辊的装配尺寸；

d、磨辊装夹：

磨辊堆焊时，将磨辊安装在专用夹具上，通过变位机的回转、翻转实现垂直/环形堆焊，一直堆焊到与原工件尺寸吻合，焊接时用制作的专用测量卡具对磨辊套进行测量，尺寸不足时继续堆焊，测量时注意多点测量，检查出高点、低点，然后有针对性的堆焊，直到磨辊套多点测量尺寸基本一致。

一、堆焊工艺：

1、焊接工艺：

●焊接工艺方法：整体焊接采用全自动明弧堆焊施工

●焊接设备：明弧自动堆焊设备

●将磨辊表面清理干净，对局部磨损严重部分进行表面清根；

●焊前对工件的可焊性进行检验，如工件本身存在缺陷亦不能焊接；

●采用与母材相对应的药芯焊丝，明弧堆焊；

●焊接过程为短路过渡；

●焊接过程中自动排列焊道；

●焊接过程中焊枪高度自动调节；

●焊接过程中焊道层间温度＜60℃—100℃；

●采用焊后喷雾热处理，使焊后表面硬度HRC≥58—64；

●焊道应力应及时释放；

●直到修复出原形为止。

2、堆焊工艺参数

●采用φ3.2mm焊丝

●电流：400—600A

●电压：32—35V

●焊接速度：800—1200mm/min

●焊缝搭接：20—30%

●焊丝伸出长度：25—35mm

●极性：直流反极（焊丝接正极）

●焊接形状：表面平整，有分布均匀的密集型龟裂纹，但不得有贯穿性裂纹和密集气孔等缺陷。

●焊道形状：宽9.5mm，高3.2mm的窄焊道，同一焊层的后一焊道覆盖前一焊道的40%左右，下一焊层的焊道依次排列在上一焊层的两个焊道中间。

●用φ3.2mm的焊丝进行堆焊第一层过后，停机检查焊道成型情况。如正常则继续进行堆焊，控制焊接电流、焊接电压、焊接速度控制在焊接工艺要求的范围内。焊接过程中及时清理飞溅和灰尘。整个堆焊过程中，采用喷雾冷却方式使堆焊过程的温度控制在60—100℃。

●堆焊第一层的速度应略慢，焊接顺序从磨损最严重处开始补焊，逐步堆焊到磨辊的图纸设计尺寸。

注意事项：

●避免过度稀释。

●第一层必须建立横向裂纹，保持10—20mm之间以释放焊接内应力。

●堆焊层不宜进行火焰切割及机械加工。

●堆焊的磨辊与变位机应保持同心度。

●对于产生的焊瘤应及时用电弧气刨清理平整。

二、HP系列磨辊堆焊竣工后的质量检验：

1、检验项目

磨辊堆焊后应进行外观检查、无损检验、金相检验和硬度检验。

2、外观检查

磨辊堆焊后表面应无熔渣、焊瘤和飞溅物等，并平滑过渡到母材。

自动焊时，使用专用卡尺测量堆焊后磨辊的外形尺寸，对照原产品的图纸要求，其周向尺寸偏差不大于±5mm，径向尺寸偏差不大于±1.5mm，堆 焊层表面的鳞片状突起不平度不大于3mm。

3、无损检验

如果要求堆焊层不允许存在裂纹，对堆焊区和周围母材进行磁粉探伤或渗透探伤检验，并符合GB/T9443和GB/T9444的要求。

磨辊的堆焊层允许存在分布均匀致密的龟裂纹，但不得有贯穿性裂纹和密集型气孔，焊道均匀平整，没有明显凹凸不平，没有连续性裂纹出现等 缺陷。

4、金相检验

使用一批焊接材料进行堆焊时，应在首件耐磨件上进行腹膜金相检验，金相测点两点以上。自动堆 焊耐磨件的金相组织类型应为莱氏体基体上分布着各向同性的共晶碳化物和二次碳化物，碳化物的面积含量应达到 60％以上。

5、硬度检验

每一磨辊堆焊层的硬度测点应不少于三处，每处测量三次取平均值。自动堆焊磨辊的硬度值应达 到洛氏硬度 HRC58-64以上。

三、焊后质量保证：

4.1在堆焊过程中要严格按照已制定的方案执行，必要时需方派员进行现场监督和指导。

4.2根据图纸要求，制定相应的加工及堆焊工艺，在得到甲方许可后方可生产。

4.3根据电厂煤质状况，堆焊修复后的磨辊在燃烧同样煤质的前提下，其使用寿命可达到9000—12000小时。

堆焊后的工件取任意三个点，硬度应不低于HRC≥58—64。

4.4堆焊完成后工件表面允许有因释放应力而产生的均匀细碎龟裂纹，单条裂纹长度不大于8mm。

4.5焊后工件表面焊道分布均匀、平整光亮，没有连续性纵向裂纹出现，无明显凹凸不平现象，直径方向尺寸最大不超出2mm，最小不得误差3mm，否则焊后的磨辊无法安装到磨煤机内或者耐磨层厚度不足磨损寿命不足。

4.6焊后工件表面焊道分布均匀、平整光亮，应甲方要求可喷涂防锈漆，装配部分涂抹黄油， 堆焊和运输过程中不损坏衬板配合加工面。

4.7堆焊时须保持磨辊套侧面的成形精度，进而确保其与磨碗衬板间隙调整的准确性；

4.8焊后工件的尺寸应严格符合甲方提供的工件图纸尺寸的要求，不得有超出现象。

4.9堆焊修复的磨煤机磨辊磨盘标注生产标识提供甲方备案。

4.10交货时提供完整的产品合格证及有关验收资料。

4.11磨煤机磨辊磨盘堆焊完毕后，及时通知甲方进行验收，验收合格后，方可发货。

4.12在质保期内，堆焊后的工件不得在使用中出现断裂、剥落、掉块等问题。

4.13堆焊件表面应基本平整，允许有焊波存在

 但不得有影响使用的多肉 缺肉和夹渣允许表面有龟裂

 但不得有贯穿堆焊层的裂纹。

Claims (1)

1.HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接方法，其特征在于，包括有以下步骤：

a、焊前处理：

（1）首先对磨辊表面进行清洁打磨，即用角向磨光机安装铁刷子对磨辊进行打磨，去除磨辊表面的锈蚀层，待磨辊表面至全部露出金属本体，确保磨辊表面无油污、锈蚀、杂质，达到焊接工艺要求；

（2）磨辊自动堆焊前，用着色和超声波探伤，检查磨辊是否有裂纹、铸造缺陷以及局部磨损等异常现象，按DL/T681的规定对磨辊的化学成分和力学性能进行核查，主要包括： 

材质检测：鉴定焊接磨辊的材质成份、结构尺寸、磨损型线；

外观检查：表面应无明显创伤、气孔、碳渣、铁锈；

无损检测：磨辊表面不得有贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷；

硬度检测：取任意三点，获得母材的表面硬度；

b、焊丝的选用：

自动堆焊时，宜使用以钢带内包敷合金粉末轧制和拉拔而成的药芯焊丝，药芯焊丝的质量应符合GB/T 17493 的要求，同时焊丝的药粉应填充均匀，其填充率的变化每米应不大于5％，HP系列磨辊明弧堆焊防脱落焊接所用焊丝主要为三种：

（1）打底焊丝：HP系列磨辊经检测可焊性后立车机加工出倒推八梯形槽，首先采用9011-1管状自保护明弧焊丝进行槽内填充，使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面，以便于缓冲过渡层及耐磨层的焊接，该焊材是高铬铸铁管状焊丝；

（2）缓冲过渡焊丝：填充平梯形槽后采用9011-2焊丝进行缓冲过渡层的焊接，一般施焊1~3层；

（3）耐磨焊丝：9011-3高碳复合合金包药焊丝可保证不脱层，焊后焊丝细化的复合碳化物均匀的分布在强化的基体内，焊时注意测量辊体尺寸及圆度，焊到辊体要求尺寸为止；

堆焊设备选用要求：

a）焊接电源能保证长时间连续稳定工作；b）操作机能实现自动焊枪的上下左右方向移动；c）变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转；d）除尘***能对自动焊时释放的焊接烟尘进行净化；e）磨辊、磨盘的工装夹具根据甲方电厂的型号来制作，并不能破坏磨辊的装配尺寸；

d、磨辊装夹：

磨辊堆焊时，将磨辊安装在专用夹具上，通过变位机的回转、翻转实现垂直/环形堆焊，一直堆焊到与原工件尺寸吻合，焊接时用制作的专用测量卡具对磨辊套进行测量，尺寸不足时继续堆焊，测量时注意多点测量，检查出高点、低点，然后有针对性的堆焊，直到磨辊套多点测量尺寸基本一致。