“保養(yǎng)焊接”技術理念與適用范圍

　　隨著現代工業(yè)的迅猛發(fā)展，各個工業(yè)領域對機械設備產品往往在高參數(如高溫、高壓、高速)、高度自動化和惡劣的工況條件下運行，這就必然對設備結構強度、機件表面的耐磨、耐蝕等性能提出了更高的要求。同時，在各種復雜交變工作應力的作用之下，機械設備出現不同程度的疲勞破壞(如金屬結構裂紋或斷裂)與機件磨損也在所難免，造成了設備的定期報廢，甚至提前退役。

　　隨著焊接技術的不斷發(fā)展及其廣泛應用，適用于各種機械設備的維護、修復和支持設備關鍵零部件的“全壽命設計”的“復合雙金屬”耐磨工件焊制等的“保養(yǎng)焊接”應運而生。

　　采用保養(yǎng)焊接，可以提高機械設備的使用壽命，也可以通過結構補強、恢復工件幾何尺寸和表面改性（硬化）處理來修復已經報廢的機械設備，經過保養(yǎng)焊接或者修復后的機械設備使用性能甚至可以優(yōu)于全新設備，其性價比非常高，大大降低了生產設備成本的投入，給生產企業(yè)帶來的經濟效益是十分顯著的。

　　采用保養(yǎng)焊接方法的突出優(yōu)點是在很多情況下可以進行“在線修復”，減少了大型設備拆裝的麻煩，節(jié)省了檢修時間，大大降低了企業(yè)的停產損失，經濟效益是非常顯著的。

　　保養(yǎng)焊接適用于石油化工、電站鍋爐、冶金建材、礦山機械等各行各業(yè)，技術側重點為焊接變形控制、無損檢驗、設備結構修復和金屬表面涂敷材料及工藝等關鍵問題：

　　1、“復合雙金屬”耐磨工件

　　眾所周知，所有的物體都不可避免與環(huán)境相接觸,而與環(huán)境真正接觸的是物體的表面。如各種機械設備，它們在使用過程中會發(fā)生腐蝕與磨損。

　　所有這些都首先會使工件表面發(fā)生破壞或失效，進而引起整個工件的破壞或失效。

　　有資料統(tǒng)計,在各種機械設備產品的過早失效破壞中，約有70%是由腐蝕和磨損造成的。因此，表面是防止設備失效的第一道防線。

　　磨損是發(fā)生在做相對運動的相互作用的材料表面上的一種復雜現象，是由相互作用材料的自身性質、工作環(huán)境、應力條件及其相對運動形式所決定并產生的。

　　磨損的誘發(fā)原因大致分為機械行為和化學行為兩大類，因而將常見的磨損分類為粘著磨損、浸蝕磨損和磨粒磨損等三種形式。

　　在電站、建材及水泥行業(yè)里，機械設備工件的磨粒磨損是主要失效機制。

　　為了解決機械設備在服役中往往因為局部或者某個部件的損耗而失效而影響了整機的使用壽命，采用“全壽命設計”的理念，預制“復合雙金屬”耐磨工件已是常用的辦法，現日益廣泛地獲得推廣應用的復合雙金屬耐磨鋼板就是典范，這也是“保養(yǎng)焊接”的主要功能之一。

　　2、恢復結構尺寸

　　機械部件磨損或者局部斷裂缺損后，在具有修復價值的情況下，可以通過挖補焊、鑲嵌焊和堆焊的方式恢復結構尺寸。

　　根據修復工件的結構形式、涉及到的母材材質和施工環(huán)境，涉及到的焊接方法、焊接工藝和焊接材料也不盡相同，需要在技術診斷的基礎上，有針對性地現場提出修復技術方案。工藝路線正確與否，決定了修復成敗與效果，其中結合了技術理論和工程實踐。

　　3、裂紋補焊與結構補強

　　依照“全壽命設計”的技術理念，當前很多機械裝備在原始設計思想上，即可能忽略了設備在實際工況條件下運行需要的結構強韌性儲備的因素，導致設備服役過程中往往會出現結構失穩(wěn)甚至局部疲勞斷裂的問題。

　　尤其是當設備局部破損之后，僅僅是將斷裂部分接續(xù)起來，還不一定能滿足后續(xù)使用的可靠性與壽命要求。

　　因此，在機械設備出現開裂故障后，首先要考慮合理的補焊工藝及其材料選配，防止因焊接性、焊接缺陷和焊接應力等復雜因素造成的修復失敗后果。同時還要結合焊接結構特點，適當采用一些結構補強的技術措施，方可提高修復效果，甚至修復后的使用壽命超過全新設備，也是完全可能的。

　　4、耐磨堆焊

　　堆焊是在工件的表面或邊緣進行熔敷一層耐磨、耐蝕、耐熱等性能金屬層的焊接工藝。

　　堆焊的目的，不是為了連接零件，在表面工程學中稱之為零件的修復與強化。

　　修復是指零件尺寸的恢復或增加零件的尺寸。

　　強化是指對零件表面進行改性，賦予零件表面特殊性能。

　　堆焊金屬層與熱噴涂技術所形成的涂層相比，由于基體在堆焊過程中會發(fā)生一定厚度的熔化，堆焊層與基體之間存在明顯的熔合層，屬冶金結合，結合強度高，堆焊層厚度可以從幾毫米到幾十毫米，對基體的熱影響大，易引起組織性能的變化及結構的變形。

　　金屬材料的力學性能是由化學成分及其顯微組織的特性所決定的。

　　因此，堆焊金屬的成分及其組織對其耐磨性能，有著重要的影響。

　　常見的堆焊合金體系及其組織可以分類為：鐵基合金（包括珠光體鋼、奧氏體鋼、馬氏體鋼和高合金鐵）；鎳基合金；鈷基合金；銅基合金和硬質合金（碳化鎢）等。