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建材工業(yè)用耐磨件堆焊通用技術(shù)條件

1　范圍

本文件規(guī)定了建材工業(yè)用耐磨件堆焊的技術(shù)要求、質(zhì)量檢驗和要求、堆焊失效分析、技術(shù)文件及包裝、貯存和運輸。

本文件適用于建材工業(yè)用立磨磨輥套或磨輥襯板新品、磨盤襯板新品、輥壓機擠壓輥堆焊制造及其磨損后的堆焊再制造和耐磨板的堆焊制造。其它耐磨件的堆焊可參照本標(biāo)準(zhǔn)文件執(zhí)行。

2　規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T 232-1999   金屬材料 彎曲試驗方法

GB/T 228-2002   金屬材料 室溫拉伸試驗方法

GB709-88 《熱軋鋼板和鋼帶》

GB/T 984-2001   堆焊焊條

GB/T 1817-1995  硬質(zhì)合金常溫沖擊韌性試驗方法

GB/T 2650-2008  焊接接頭沖擊試驗方法

GB/T 2651-2008  焊接接頭拉伸試驗方法

GB/T 2652-2008  焊縫及熔敷金屬拉伸試驗方法

GB/T 2654-1989  焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗方法

GB/T 3375  焊接術(shù)語

GB/T 9441-2009  球墨鑄鐵金相檢驗

GB/T 9443-2007  鑄鋼件滲透檢測（DIN EN 10228-2-1998鋼鍛件的無損檢驗第2部分：滲透試驗）

GB/T 9444-2007  鑄鋼件磁粉檢測（DIN EN 10228-1-1999 鋼鍛件的無損檢驗第1部分：磁粉探傷）

GB/T 12444-2006  金屬材料 磨損試驗方法　試環(huán)-試塊滑動磨損試驗

GB/T 12467.3-2009 金屬材料熔焊質(zhì)量要求  第3部分：一般質(zhì)量要求

GB/T 17493  低合金鋼藥芯焊絲 （DIN8555-MF10-GF-60-G藥芯焊絲）

GB/T 17854  埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑 （DIN EN 760-1996 焊料.埋弧焊用焊劑）

GB 50236-98  現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范

JC/T 844-2007  水泥工業(yè)用立式輥磨機

JB/T 3223  焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程

JB/T 5000.3  重型機械通用技術(shù)條件 焊接件

JB/T 9218-2007  無損檢測 滲透檢測

SB/T 10152-1993  磨輥

YB/T 036.12-1992 冶金設(shè)備制造通用技術(shù)條件 耐磨合金堆焊

ISO 11970-2001   鋼鑄件制造焊接工藝的規(guī)范和驗收

DIN EN 12513-2001 鑄造，耐磨鑄鐵

DIN1690-UV3

DIN1690-MS2

DL/T 679  焊工技術(shù)考核規(guī)程 （DIN EN ISO 9606-2-2005焊工的認(rèn)可試驗）

DL/T 681-1999  磨煤機耐磨件技術(shù)條件

DL/T 753  汽輪機鑄鋼件補焊技術(shù)導(dǎo)則

DL/T 868-2004  焊接工藝評定規(guī)程

DL/T 869-2004  火力發(fā)電站焊接技術(shù)規(guī)程

3　術(shù)語和定義

GB/T3375界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1　硬面堆焊再制造（Remanufacturing of the overlayed welding）

指對磨損失效的耐磨件（如立磨磨輥套/磨輥襯板、磨盤襯板、輥壓機擠壓輥等）進行堆焊，使之恢復(fù)原有尺寸和性能的施工方法。

3.2　堆焊復(fù)合制造（Composite manufacturing by overlaying）

指采用堆焊方法將耐磨材料熔覆于金屬母體之上，達到設(shè)計要求的新品制造方法。

3.3　耐磨板堆焊制造（Overlaying for the wear plate）

指采用堆焊方法在金屬基板上熔覆一定厚度耐磨材料的耐磨板制造方法。

3.4　在線堆焊（On-line overlaying）

將堆焊設(shè)備和堆焊材料運到立磨或輥壓機設(shè)備現(xiàn)場，在耐磨件不拆出設(shè)備本體的情況下，使用某種焊接材料進行堆焊，使耐磨件恢復(fù)原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.5　離線堆焊（Off-line overlaying）

將立磨或輥壓機的耐磨部件拆出設(shè)備本體，運到具備施工條件的場地，運用堆焊方式，使耐磨件恢復(fù)原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.6　失效（Failure）

耐磨件在運行中喪失規(guī)定的功能。

4　技術(shù)要求

4.1　焊接方法

對于立磨磨輥、磨盤襯板、擠壓輥輥體等回轉(zhuǎn)體耐磨件以及耐磨板等平面狀態(tài)的耐磨件，應(yīng)采用自動焊機堆焊的方法為主，包括埋弧堆焊和明弧堆焊。其它非自動焊的耐磨件可采用手工焊條電弧焊、半自動焊機堆焊等。

4.2　對堆焊材料（焊條、焊絲、焊劑等）的要求

4.2.1　自動堆焊時，宜使用以鋼帶內(nèi)包敷合金粉末軋制和拉撥而成的藥芯焊絲，藥芯焊絲的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T17493《低合金鋼藥芯焊絲》（DIN8555-MF10-GF-60-G《藥芯焊絲》）的要求。一般情況下，要求焊絲的藥粉填充均勻，填充率的變化應(yīng)不大于1%。

4.2.2　堆焊前應(yīng)對耐磨件母材的化學(xué)成分和力學(xué)性能進行核查，焊接材料的化學(xué)成分要與耐磨件母材材質(zhì)成分相匹配，符合堆焊后耐磨件的使用性能。應(yīng)保證磨損后的焊接材料進入產(chǎn)品不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不污染產(chǎn)品。

4.2.3　焊接材料的形態(tài)要便于自動化、機械化、連續(xù)的操作方式，并與所使用的堆焊設(shè)備相匹配。

4.2.4　焊接材料應(yīng)有制造廠的質(zhì)量合格證書，其質(zhì)量要求應(yīng)符合JB/T3223的規(guī)定。

4.2.5　藥芯焊絲自動堆焊時，其熔敷率應(yīng)控制在85%～92%。

4.2.6　埋弧自動堆焊時應(yīng)保證焊劑與焊絲的配套使用，焊劑的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T17854的要求。

4.3　對立磨和輥壓機的耐磨件可采取離線堆焊方式或在線堆焊方式。

4.4　焊前檢測

4.4.1　耐磨件經(jīng)磨損或其它原因?qū)е率�效后，堆焊前需要通過外觀檢查判斷其是否完好。當(dāng)耐磨件存在貫穿性裂紋、局部基體被磨穿、基體厚度過薄等可能導(dǎo)致其整體失效的缺陷時，不宜進行堆焊。

4.4.2　對堆焊復(fù)合制造耐磨件的母體，焊前應(yīng)采用超聲波探傷方式，以確定無影響堆焊的缺陷。

4.4.3　對確定可進行堆焊的耐磨件，應(yīng)記錄堆焊前的母材材質(zhì)成分、表面硬度、結(jié)構(gòu)尺寸、磨損型線等原始數(shù)據(jù)。

4.5　焊前處理

4.5.1　硬面堆焊再制造的焊前處理

1）對磨損失效的磨輥套或磨輥襯板、磨盤襯板堆焊前應(yīng)進行焊前處理，清除耐磨件待焊處的油污、銹跡及其它雜物，通過氣刨等方式去除耐磨件上存在的不牢固裂紋部分。

2）對磨損失效的擠壓輥堆焊前應(yīng)進行焊前處理，用碳弧氣刨等方式去除輥面上不完整的花紋層、硬面層及疲勞層，去除部分應(yīng)盡量少。處理過程中要注意輥面的平整和輥體橢圓度，處理后以適當(dāng)方法維持輥體的橢圓度≤3mm，而后徹底清除輥面上的殘渣和滲碳層，探傷確認(rèn)無裂紋后清洗輥面并干燥。

4.5.2　堆焊新品復(fù)合制造的焊前處理

1）堆焊前的立磨輥套或磨輥襯板、磨盤襯板鑄造胎體應(yīng)經(jīng)機械加工，使其表面光亮平滑，見金屬光澤，無殘余金屬氧化層，尺寸符合堆焊設(shè)計要求。

2）堆焊前的耐磨板應(yīng)清理基材表面的灰塵、油污等，打磨掉表面銹跡，使基材表面光滑、平整。

4.6　焊前預(yù)熱

4.6.1　立磨磨輥自動堆焊時，一般不需要進行焊前預(yù)熱，但是當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃，應(yīng)考慮采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度以20℃~ 40℃為宜。

4.6.2　輥壓機擠壓輥堆焊時應(yīng)根據(jù)基體材質(zhì)的碳當(dāng)量來確定預(yù)熱溫度，在線焊時預(yù)熱溫度應(yīng)低于200℃。

4.7　自動堆焊時對堆焊及其輔助設(shè)備的要求

4.7.1　焊接電源能保證長時間連續(xù)穩(wěn)定工作。 

4.7.2　操作機能實現(xiàn)自動焊槍的上下左右前后方向移動。

4.7.3　變位機能實現(xiàn)水平方向的旋轉(zhuǎn)和垂直方向的翻轉(zhuǎn)。

4.7.4　工裝卡具應(yīng)根據(jù)相應(yīng)型號的磨機來制作，并且不能破壞耐磨件的裝配尺寸。

4.7.5　立磨在線堆焊時，應(yīng)采用導(dǎo)電裝置，并保證良好的導(dǎo)電性能，以確保磨輥輥芯及軸承不受損害。

4.8　堆焊時對安全和環(huán)境的要求

4.8.1　堆焊工作應(yīng)遵守安全、防護、防火等規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

4.8.2　堆焊不應(yīng)破壞現(xiàn)場環(huán)境，不應(yīng)對現(xiàn)場造成污染。

4.8.3　設(shè)備應(yīng)具有遮弧功能，通過遮弧裝置屏蔽明弧焊產(chǎn)生的弧光，避免弧光對操作人員的傷害和對環(huán)境的污染。

4.8.4　除塵系統(tǒng)能對自動堆焊時釋放的煙塵進行凈化。

4.9　堆焊工藝

4.9.1　堆焊前應(yīng)編制堆焊工藝措施，堆焊工藝措施應(yīng)包括以下內(nèi)容：堆焊方法；堆焊操作人員要求；堆焊使用的設(shè)備及工裝要求；堆焊材料的牌號、生產(chǎn)廠家、材料成分等；堆焊順序及工藝參數(shù)；試驗性焊接的要求；要求的焊道形狀；焊后檢驗要求。

4.9.2　立磨耐磨件復(fù)合堆焊制造工藝

4.9.2.1　立磨耐磨件可采用復(fù)合堆焊的方式制造，即以低碳鑄鋼鑄造磨輥胎/盤瓦胎基體，采用堆焊方式將耐磨材料熔覆于基體之上，直至達到成品所設(shè)計的規(guī)格。

4.9.2.2　堆焊前基體須經(jīng)嚴(yán)格的超聲波探傷，標(biāo)準(zhǔn)按DIN1690-UV3執(zhí)行。同時，進行100%滲透探傷或磁粉探傷，標(biāo)準(zhǔn)按DIN1690-MS2執(zhí)行，以確�；�體不存在超標(biāo)鑄造缺陷，否則應(yīng)先進行鑄造缺陷的處理。

4.9.2.3　根據(jù)基材成份和成品耐磨性能要求，選擇合理的堆焊材料作為打底層、過渡層和硬面層。

4.9.3　焊道形狀可參考以下要求：寬8mm~14mm、高1.5mm~3mm，同一焊層的后一焊道覆蓋前一焊道的30%左右，下一焊層的焊道依次排列在上一焊層的兩個焊道中間。

4.9.4　輥壓機擠壓輥硬面層和網(wǎng)格允許有裂紋，堆焊后其表面耐磨花紋可以有不同形式，如橫條紋、十字網(wǎng)格、菱形加硬質(zhì)點、人字形花紋等。花紋的焊道要直，邊緣要陡，表面硬度HRC50～65。

4.9.5　堆焊過程中應(yīng)使用專用卡尺測量，隨時整修耐磨件的外形尺寸。

4.10　表面質(zhì)量及尺寸公差

4.10.1　堆焊過程中，邊焊邊檢驗焊后焊道的裂紋情況，敲擊檢查焊層熔合情況及有無氣泡等，堆焊后的耐磨層應(yīng)平整光滑。

4.10.2　立磨耐磨件的堆焊層允許存在分布均勻致密的龜裂紋，但不應(yīng)有貫穿性裂紋和密集型氣孔等缺陷。

4.10.3　耐磨板的堆焊層與基材應(yīng)有良好的熔合性，且表面平整，焊道平直，無明顯的焊瘤、飛濺和變形。

4.10.4　堆焊后的耐磨件應(yīng)符合加工圖紙尺寸的要求。對照原圖紙尺寸要求，使用專用卡尺測量堆焊后耐磨件的外形尺寸，尺寸公差符合JB/T5000.3《重型機械通用技術(shù)條件 焊接件》規(guī)定，堆焊層表面的鱗片狀突起不平度應(yīng)不大于3mm。

4.10.5　擠壓輥堆焊后應(yīng)測量兩輥體的間距，保證無大小端，輥體表面高度差控制在±2mm。

4.10.6　耐磨板的標(biāo)準(zhǔn)厚度主要有：6mm+4mm、6mm+5mm、8mm+4mm、8mm+5mm、8mm+6mm、10mm+5mm、10mm+6mm、10mm+8mm、10mm+10mm。耐磨板堆焊層的厚度公差不超過±1mm，耐磨板不平度要符合GB709-88《熱軋鋼板和鋼帶》表8的規(guī)定。焊道高低差不大于±1mm。

4.11　其它要求

應(yīng)保持粉磨物料料質(zhì)、料量穩(wěn)定，無鐵塊等硬物進入，使堆焊后的耐磨件能保持正常運行。

5　堆焊質(zhì)量評價

5.1　耐磨性能判定

在物料的易磨性中等（礦渣邦德功指數(shù)20、生料邦德功指數(shù)10、煤哈氏指數(shù)75或者噸耗為3g/t）的情況下，堆焊后的礦渣立磨耐磨件正常運行時間達到1800小時～2000小時、煤立磨耐磨件運行時間達到7000小時以上、生料立磨耐磨件運行時間達到7000小時以上、水泥熟料立磨耐磨件運行時間達到2500小時以上、擠壓輥運行時間達到4000小時（在線堆焊后）～8000小時（離線堆焊后）以上，即可認(rèn)為堆焊后的耐磨件達到預(yù)期的磨損性能要求。

對于鑄造基體材質(zhì)為高鉻鑄鐵或鎳硬Ⅳ的立磨耐磨件，在堆焊再制造完成后投入運行后3個月內(nèi)堆焊層應(yīng)無脫落現(xiàn)象出現(xiàn)。

5.2　堆焊工藝評定

5.2.1　堆焊工藝評定目的

5.2.1.1　以待焊材料的焊接性能為基礎(chǔ)，通過堆焊工藝評定以可靠的技術(shù)條件試驗來指導(dǎo)生產(chǎn)，避免把實際工件當(dāng)做試驗件的弊病。

5.2.1.2　驗證擬定的堆焊工藝方案是否正確，能否達到產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5.2.1.3　根據(jù)堆焊工藝評定報告制訂堆焊作業(yè)指導(dǎo)書指導(dǎo)實際堆焊工作。

5.2.2　堆焊工藝評定范圍

5.2.2.1　堆焊工藝評定是對所選材料、堆焊工藝的合理性進行的全面評價。建材工業(yè)耐磨件中需以堆焊方法實現(xiàn)熔覆結(jié)合的任何材料均應(yīng)進行焊接工藝評定。對于特殊形狀的部件，還應(yīng)按幾何形狀做彎曲試驗或壓潰試驗。

5.2.2.2　焊接工藝評定解決在具體工藝條件下的使用性能問題，不解決消除應(yīng)力、減少變形、防止焊接缺陷產(chǎn)生等整體質(zhì)量問題。

5.2.2.3　對立磨磨輥套/磨盤采用抗壓試驗、金相檢驗和磨料磨損試驗評定堆焊工藝，抗壓強度≥磨輥動壓力。

5.2.2.4　對擠壓輥采用抗壓試驗、沖擊試驗、金相檢驗和磨料磨損試驗評定堆焊工藝。

5.2.3　堆焊工藝評定中的主要檢驗項目

1)       焊縫外觀檢查：焊縫表面沒有未熔合、夾渣、弧坑和氣孔。

2)       焊縫的無損探傷檢查：依照J(rèn)B/T 9218滲透探傷方法。

3)       彎曲試驗:彎曲試驗方法按GB／T232金屬材料彎曲試驗方法進行。

4)       沖擊試驗:對承壓、承重部件只要具備做沖擊試樣條件者，均應(yīng)進行沖擊試驗。試驗參照GB/T 2650-2008焊接接頭沖擊試驗方法執(zhí)行。

5)       金相檢驗：參照GB/T 9441-2009球墨鑄鐵金相檢驗進行。

6)       硬度試驗：按照GB/T 2654-1989 焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗方法進行。

7)       磨料磨損試驗：GB/T 12444-2006金屬材料 磨損試驗方法 試環(huán)-試塊滑動磨損試驗進行。

5.3　對于鑄造母體材質(zhì)為高鉻鑄鐵或鎳硬Ⅳ的立磨耐磨件，在堆焊再制造中及投入運行后168小時內(nèi)不應(yīng)發(fā)生斷裂。

5.4　堆焊再制造斷裂失效分析

造成堆焊斷裂失效的原因有耐磨件設(shè)計缺陷、鑄造缺陷和堆焊缺陷。

堆焊失效發(fā)生時應(yīng)綜合分析各種因素。堆焊后耐磨件發(fā)生斷裂現(xiàn)象，而其本身無設(shè)計缺陷和外在缺陷，則應(yīng)考慮鑄件的鑄造質(zhì)量，可依據(jù)DL/T681-1999《磨煤機耐磨件技術(shù)條件》和GB/T1817-1995《硬質(zhì)合金常溫沖擊韌性試驗方法》檢驗鑄件的化學(xué)成分和沖擊韌性。當(dāng)鑄件的化學(xué)成分偏離標(biāo)準(zhǔn)或沖擊韌性低于標(biāo)準(zhǔn)時（例如沖擊韌性≤7J/cm₂），可以判定為該鑄件的成分不合格或韌性不足，從而導(dǎo)致堆焊層裂紋在韌性不足處擴展直至基體，最終引起耐磨件斷裂。

6　堆焊質(zhì)量檢驗方式和要求

6.1　檢驗項目

6.1.1　耐磨件堆焊前應(yīng)采用著色探傷或磁粉探傷，以及超聲波探傷方式測定其基體的可焊性。

6.1.2　耐磨件堆焊后應(yīng)進行外觀及尺寸檢查，并進行基體滲透探傷、堆焊層的腹膜金相檢驗和硬度檢驗。

6.2　外觀檢驗

耐磨件堆焊后表面應(yīng)無溶渣、弧坑、焊瘤、飛濺物、氣孔以及貫通狀裂紋等現(xiàn)象；焊道平整光滑、細致、均勻，并平滑過渡到母材。

6.3　無損檢驗

6.3.1　如果要求堆焊層不允許存在裂紋，則應(yīng)對堆焊和周圍母材進行磁粉探傷或滲透探傷檢驗，并符合GB/T9443和GB/T9444的要求。

6.3.2　利用超聲波檢驗鑄造基體的質(zhì)量，確保堆焊前的鑄件不存在鑄造缺陷，如沙眼、縮孔、較大面積的空洞或者較深的裂紋等。

6.4　腹膜金相檢驗

6.4.1　堆焊后的耐磨件應(yīng)制作金相覆膜，檢驗其金相組織。

6.4.2　耐磨件自動堆焊后的金相組織中應(yīng)含有初始碳化物＋共晶碳化物+二次碳化物，碳化物的面積含量應(yīng)達到65%以上。

6.5　硬度檢驗

6.5.1　硬度檢驗時，應(yīng)測量多點取其平均值，測點應(yīng)不少于3處，每處測量3次取平均值。

6.5.2　判定耐磨材料的硬度時，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)試板上試焊3-5層，按照6.5.1的要求測其硬度平均值應(yīng)達到洛氏硬度HRC58以上。  

6.5.3　在實際耐磨件上堆焊10層以上時，按照6.5.1的要求檢測到的洛氏硬度平均值可比在試板上測的硬度值低HRC3~5。

6.5.4　用手持式硬度儀在耐磨件上檢驗硬度時，由于受到人為因素影響，允許按照30%剔除檢驗到的最低值。

6.5.5　自動堆焊后的耐磨件所測平均硬度值應(yīng)達到洛氏硬度HRC56以上。其它手工焊條電弧焊、半自動焊機堆焊等部件應(yīng)符合相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)條件。

6.6　其它條件

耐磨件堆焊后應(yīng)滿足其裝配要求。

7　技術(shù)文件

7.1　堆焊技術(shù)文件應(yīng)及時編制和存檔。

7.2　堆焊技術(shù)文件內(nèi)容包括：

1）耐磨件的原始材質(zhì)成分、表面硬度、外觀尺寸、堆焊前探傷情況的記錄；

2）堆焊材料質(zhì)量合格證明書；

3）耐磨件焊接工藝評定報告、堆焊工藝措施或作業(yè)指導(dǎo)書；

4）耐磨件堆焊后的外觀檢驗和成品尺寸記錄；

5）堆焊層的金相檢驗、硬度檢驗、無損檢驗等報告。

8　包裝、貯存和運輸

8.1　堆焊完成的耐磨件如果不及時投入使用，應(yīng)在堆焊后的表面涂防銹漆防止銹蝕。

8.2　包裝、運輸應(yīng)符合JC/T 406-2006《水泥機械包裝技術(shù)條件》的有關(guān)規(guī)定。

8.3　堆焊好的耐磨件應(yīng)存放在干燥、平整、堅實的場地，場地要有可靠的防雨措施。