不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法技术

本发明专利技术提供一种不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法，涉及电弧焊接技术领域。本发明专利技术的不锈钢耐磨层堆焊方法，包括以下步骤：预处理：清理待堆焊不锈钢工件表面的杂质，预热；焊接：采用钨极氩弧焊在待堆焊不锈钢工件表面进行堆焊，焊接材料为ERCoCr

【技术实现步骤摘要】
不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法


[0001]本专利技术涉及电弧焊接
，特别是涉及一种不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法。

技术介绍

[0002]余热排除热交换器以立式状态放置于核电站中，支撑块位于余热排除热交换器框架组件中，滑块位于余热排除热交换器下部支撑上。通过滑块与支撑块之间的接触来保证余热排除热交换器在核电站中的稳定安装。因此，耐磨层的耐磨损性能对该设备的稳定性至关重要。
[0003]余热排除热交换器奥氏体不锈钢材质的滑块和支撑块的表面需要进行耐磨层堆焊，堆焊材质通常为钴基堆焊层。滑块和支撑块的焊接堆焊层如图1所示。
[0004]钴基合金是一种硬质合金，具有很好的抗氧化性、抗腐蚀性和耐热性，同时还具有较高的硬度和强度，但在焊接过程中容易产生裂纹或者气孔从而导致焊缝质量不合格。当基材为奥氏体不锈钢时，钴基堆焊与奥氏体不锈钢之间的线膨胀系数差别较大，使得焊缝在冷却时容易产生较大的应力，导致裂纹的产生。
[0005]目前，此类产品的制造中，耐磨层的堆焊通常采用焊条电弧焊的方法，由于焊条电弧焊对熔池的保护方式为气
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渣联合保护，堆焊金属除了容易出现裂纹、气孔等缺陷外，还容易出现夹渣缺陷。通常焊条电弧焊方法采用的焊接电流、焊接电压等参数相较于其他手工焊接方法均偏大，因此具有较大的稀释率，对堆焊层的成分和质量有不利影响。而且，焊条电弧焊方法焊前进行预热，焊后进行后热，预后热采用天然气加热，需要多次进行消应力热处理，处理过程繁琐，生产成本高。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述问题，提供一种不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法，采用钨极氩弧焊的焊接方法，减少堆焊层产生裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，提高堆焊层硬度。
[0007]一种不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法，包括以下步骤：
[0008]预处理：清理待堆焊不锈钢工件表面的杂质，预热；
[0009]焊接：采用钨极氩弧焊在待堆焊不锈钢工件表面进行堆焊，焊接材料为ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝，焊接电流为180～185A，焊接电压为17～18V，每毫米焊道送丝量为1.6～1.9mm；焊接至焊道两侧边缘时停留1～2s，控制焊道间搭接量为45～55％；
[0010]后热：焊接完成后进行后热，消除焊缝中的氢气，后热完成后冷却。
[0011]上述不锈钢耐磨层堆焊方法，采用钨极氩弧焊的焊接方法，并且通过对焊接参数进行选择，降低堆焊层产生裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷的几率，提高堆焊层的硬度和焊接质量。
[0012]专利技术人通过多次试验分析得到了最优的焊接参数，既能保证堆焊层质量又能保证堆焊层性能要求。
[0013]若焊接电流过大，会加大不锈钢母材的稀释率，无法保证耐磨层硬度值，同时产生裂纹的可能性变大，热应力加大，焊层残余应力加大；若焊接电流过小，达不到焊丝中的钨的熔点，不利于钨的熔化，直接影响堆焊层的硬度和焊接质量。焊接时在焊道两边停留1～2s，可进一步保证焊丝中钨有效熔化。
[0014]若送丝量过小，熔池中主要金属来自于母材，使得稀释率增大，热应力和堆焊层残余应力加大，从而影响堆焊层硬度和焊接质量；若送丝量过大，会导致焊接材料不能与母材有效结合，导致未熔合、脱层等焊接缺陷。
[0015]即，采用本专利技术的焊接参数可获得合适的稀释率，较低的热应力和堆焊层残余应力，焊接材料能够有效熔化，焊接缺陷和焊接裂纹产生的几率大大降低，保证了堆焊层的硬度值及焊接质量。
[0016]采用本专利技术中的焊接参数可在堆焊层厚度仅为0.85mm时获得HRC达到39硬度值的耐磨堆焊层，整个堆焊层表面硬度值非常均匀，最大硬度值和最小硬度值差值≤3HRC，耐磨层的整体耐磨水平高，在满足设计和产品使用要求的基础上，大大提高产品的使用年限。
[0017]在其中一个实施例中，所述ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝的直径为4.0mm，保护气体为纯度≥99.9％的氩气，喷嘴直径为10～14mm，保护气体流量16～20L/min。
[0018]在其中一个实施例中，所述ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝中各成分重量占比为：C 0.9～1.4％，Cr 26.0～32.0％，W 3.0～6.0％，Ni 0～3.0％，Mo 0～1.0％，Mn 0～1.0％，Si 0～2.0％，Fe 0～3.0％，Co余量。
[0019]在其中一个实施例中，所述ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝中各成分重量占比为：C 0.9～1.4％，Cr 26.0～32.0％，W 3.0～6.0％，Ni 0.1～3.0％，Mo 0.1～1.0％，Mn 0.1～1.0％，Si 0.1～2.0％，Fe 0.1～3.0％，Co余量。
[0020]在其中一个实施例中，所述预处理步骤中，预热温度为350～400℃。
[0021]在其中一个实施例中，预热采用电加热。采用电加热的方式，可避免加热气氛对焊接熔池的影响，改善操作环境。
[0022]在其中一个实施例中，在待堆焊不锈钢工件外表面依次包裹电加热片和保温层，将待堆焊面露出，开启电加热片对待堆焊不锈钢工件进行预热。优选地，所述保温层为保温棉。
[0023]采用该预热方法可保证试件整体温度的均匀性，降低预热时可能产生的不均匀温度梯度，减小热应力。
[0024]采用全覆盖的电加热预后热方式，解决了天然气加热导致的操作环境恶劣的问题，改善操作者劳动环境。
[0025]在其中一个实施例中，所述焊接步骤中，堆焊层数为3层。
[0026]在其中一个实施例中，所述后热步骤中，后热温度为200～400℃，后热时间≥4h。
[0027]本专利技术后热的目的是消除焊缝中的氢气，为达到该目的，后热温度可设置为200～400℃。本专利技术的后热与现有技术中后热消除应力不同，消除应力的温度相对较高，一般在595
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620℃左右，两者温度和作用完全不同。
[0028]在其中一个实施例中，所述后热步骤中，后热温度为350～400℃，后热时间为4～4.5h。
[0029]在其中一个实施例中，所述后热步骤中，后热完成后用保温层包裹不锈钢工件，待
其自然降温至20～30℃。优选地，所述保温层为保温棉。
[0030]焊接完成后立即进行后热，后热结束后立即采用保温材料包裹工件，使工件缓慢冷却至室温后再去除保温棉和电加热片。进一步降低试件及熔敷金属的温度梯度，减小工件的热应力及焊接残余应力，降低工件产生裂纹的风险。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术的堆焊方法，采用钨极氩弧焊的焊接方法，并且通过对焊接参数进行选择，降低堆焊层产生裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷的几率，提高堆焊层的硬度和焊接质量。本专利技术的堆焊方法尤其适用于小尺寸零件及不规则结构件的堆焊。实验证明，采用本专利技术的堆焊方法，耐磨堆焊层渗透检验完全合格，无PT显示。在堆焊层厚度为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢工件上堆焊耐磨层的方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理：清理待堆焊不锈钢工件表面的杂质，预热；焊接：采用钨极氩弧焊在待堆焊不锈钢工件表面进行堆焊，焊接材料为ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝，焊接电流为180～185A，焊接电压为17～18V，每毫米焊道送丝量为1.6～1.9mm；焊接至焊道两侧边缘时停留1～2s，控制焊道间搭接量为45～55％；后热：焊接完成后进行后热，消除焊缝中的氢气，后热完成后冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝的直径为4.0mm，保护气体为纯度≥99.9％的氩气，喷嘴直径为10～14mm，保护气体流量16～20L/min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ERCoCr
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A钨极氩弧焊焊丝中各成分重量占比为：C 0.9～1.4％，Cr 26.0～32.0％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王苗苗，戴光明，陈小明，池乐忠，赵鑫，李恩，杨小杰，钟标全，蒋宇晨，王勇华，李峰，李翠玲，戴德平，
申请(专利权)人：东方电气广州重型机器有限公司，
类型：发明
国别省市：