堆焊技術(shù)在冶金工程機(jī)械維修中的應(yīng)用探討

靖吉祥，李建軍

（信發(fā)集團(tuán)有限公司，山東 聊城 252100）

0 引言

堆焊技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用，主要是其自身優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)較突出，整體投資成本較低、操作便捷，在整個(gè)行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在新時(shí)期發(fā)展背景下，結(jié)合冶金行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展形勢(shì)詳細(xì)探究，能夠了解機(jī)械設(shè)備類別及性能有一定的差異性，在維修方面不單單強(qiáng)調(diào)人力、物力、財(cái)力的合理分配，還需加大堆焊技術(shù)的應(yīng)用力度，降低機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生率，提高維修工作質(zhì)量，為冶金行業(yè)健康發(fā)展起到推動(dòng)作用。

1 冶金機(jī)械設(shè)備損耗的原因

關(guān)于冶金機(jī)械設(shè)備損耗原因的探究，還需從設(shè)備使用角度詳細(xì)分析：

（1）受物料因素影響而出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題?？紤]冶金行業(yè)所使用的物料以酸或堿為主，因物料性質(zhì)直接對(duì)設(shè)備材料造成腐蝕。如：物料是鹽酸，對(duì)大部分冶金機(jī)械設(shè)備均有較強(qiáng)的腐蝕性，整體腐蝕速度較快，縮短設(shè)備使用年限，使企業(yè)在此方面的投資成本不斷加大，經(jīng)濟(jì)效益缺乏基礎(chǔ)保障。

（2）維修養(yǎng)護(hù)工作不到位。部分冶金企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中過(guò)于重視經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)進(jìn)度，去忽視設(shè)備定期維修與保養(yǎng)，缺乏完善的工作計(jì)劃與監(jiān)管制度，在設(shè)備使用階段腐蝕程度越來(lái)越嚴(yán)重，縮減設(shè)備使用壽命[1]。同時(shí)，機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)工作缺乏專業(yè)化的技術(shù)人才，工作模式較為單一、傳統(tǒng)，無(wú)法滿足冶金行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求，整個(gè)操作過(guò)程中存在隱患及危險(xiǎn)，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)安全事故。

（3）環(huán)境因素影響。大部分機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期使用，會(huì)使大氣中的氧氣、二氧化碳、紫外線等對(duì)其造成一定腐蝕。例如：冶金企業(yè)所使用的管道長(zhǎng)期暴露在外，受空氣中的紫外線影響，對(duì)其造成腐蝕，使用材料出現(xiàn)老化、分裂、斷裂等情況。再加上設(shè)備生銹，鐵與空氣中的氧氣產(chǎn)生氧化鋁反應(yīng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備造成不同程度的腐蝕，鐵銹結(jié)構(gòu)逐漸疏松，使空氣、水進(jìn)入其內(nèi)部，使設(shè)備腐蝕程度加重，企業(yè)在此方面產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕問(wèn)題，也是一種較常見(jiàn)的腐蝕現(xiàn)象，腐蝕程度較嚴(yán)重，是應(yīng)激性設(shè)備基礎(chǔ)表面電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備表面腐蝕情況較嚴(yán)重。如果未第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)及處理，會(huì)使腐蝕面積不斷擴(kuò)大，腐蝕程度持續(xù)增加，最終影響機(jī)械設(shè)備使用性能。

2 堆焊技術(shù)及其對(duì)冶金機(jī)械設(shè)備的修復(fù)作用

2.1 堆焊技術(shù)介紹

堆焊技術(shù)應(yīng)用，主要是對(duì)已經(jīng)受損的金屬進(jìn)行焊接處理，并在受損位置的表面構(gòu)建一層金屬保護(hù)，能對(duì)機(jī)械設(shè)備的材料加大保護(hù)力度，減少損失，延長(zhǎng)設(shè)備使用年限。在冶金行業(yè)機(jī)械設(shè)備維修中對(duì)堆焊技術(shù)的應(yīng)用，引起企業(yè)管理層的重視，在此方面加大投資力度，確保各類資源合理應(yīng)用。其中就包括技術(shù)手段創(chuàng)新與人才培養(yǎng)，直接關(guān)系到堆焊技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中的良好成效。當(dāng)然也有少數(shù)部分冶金企業(yè)忽視對(duì)堆焊技術(shù)的應(yīng)用，認(rèn)為堆焊技術(shù)在操作過(guò)程中有一定的復(fù)雜性、困難性，因錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)導(dǎo)致堆焊技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用受阻。建議冶金企業(yè)能夠從堆焊技術(shù)根本性質(zhì)及應(yīng)用價(jià)值方面詳細(xì)探究，要通過(guò)專業(yè)化技術(shù)人才培訓(xùn)與考核，對(duì)堆焊技術(shù)規(guī)范操作，通過(guò)實(shí)際成效突出堆焊技術(shù)在冶金工程機(jī)械維修中的重要作用[2]。

2.2 對(duì)冶金機(jī)械設(shè)備的修復(fù)作用

在冶金機(jī)械設(shè)備修復(fù)方面對(duì)堆焊技術(shù)應(yīng)用，其發(fā)揮著重要作用。從本質(zhì)上探究，堆焊技術(shù)主要是在一定的環(huán)境條件下，對(duì)現(xiàn)有使用性能的合金材料進(jìn)行保護(hù)處理，在其表面形成一層保護(hù)膜，加大工藝質(zhì)量控制，使設(shè)備有較強(qiáng)的使用性能，整體形狀及尺寸也符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，無(wú)需對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行特殊處理，就能實(shí)現(xiàn)修復(fù)目的，投資成本較低、操作簡(jiǎn)單，避免在機(jī)械設(shè)備故障方面所產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。

例如：某鋼鐵集團(tuán)應(yīng)用四級(jí)破碎機(jī)設(shè)備作業(yè)，實(shí)操過(guò)程中出現(xiàn)了兩個(gè)工作輥斷裂問(wèn)題，該工作輥使用年限僅為一年，磨損程度較小，直接報(bào)廢處理使企業(yè)在此方面產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失[3]。對(duì)此，還需進(jìn)行維修處理，選擇激光堆焊技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，整體效果顯著提升?？紤]維修后工作輥表面光滑度要滿足工作需求，運(yùn)行過(guò)程中承載力不斷加大，要有較強(qiáng)的抗壓能力，選擇5 kW流COZ激光器為主要焊接設(shè)備，焊接材料為Ni60+40%WC復(fù)合材料。焊接前控制焊材加熱處理的環(huán)境在550～650℃，處理時(shí)間1.5 h，使用激光器在斷裂的位置前后范圍2 mm熔敷層3.0 mm厚堆焊材料，并進(jìn)行輥壓處理，使其突出部分不超過(guò)1.00 mm。

關(guān)于修復(fù)結(jié)果的檢測(cè)，先用硬度檢測(cè)儀進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，分別設(shè)計(jì)2.0 MPa壓力值，形變0.0016 μm，無(wú)裂痕現(xiàn)象；設(shè)計(jì)5.0 MPa壓力值，形變0.0038 μm，無(wú)裂痕現(xiàn)象；設(shè)計(jì)7.0 MPa壓力值，形變0.0057 μm，無(wú)裂痕現(xiàn)象；設(shè)計(jì)10.0 MPa壓力值，形變0.0074 μm，無(wú)裂痕現(xiàn)象；設(shè)計(jì)12.0 MPa壓力值，形變0.0092 μm，無(wú)裂痕現(xiàn)象。結(jié)合具體數(shù)據(jù)能夠了解激光修復(fù)斷裂工作輥在12 MPa壓力作用下，其變形量在0.001 μm范疇中，未出現(xiàn)裂痕情況，滿足修復(fù)要求，整體效果顯著提升。此外，還測(cè)試了不同溫度下斷裂處的變形情況，設(shè)計(jì)200℃，形變0.0009 μm，無(wú)熔斷現(xiàn)象；設(shè)計(jì)300℃，形變0.0016 μm，無(wú)熔斷現(xiàn)象；設(shè)計(jì)400℃，形變0.0026 μm，無(wú)熔斷現(xiàn)象；設(shè)計(jì)500℃，形變0.0039 μm，無(wú)熔斷現(xiàn)象；設(shè)計(jì)600℃，形變0.0050 μm，無(wú)熔斷現(xiàn)象，也能了解當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到600℃時(shí)，修復(fù)工作輥形變依然在0.005 μm內(nèi)，未出現(xiàn)熔斷情況，說(shuō)明整體維修效果良好。

3 堆焊技術(shù)在冶金工程機(jī)械維修中的應(yīng)用

3.1 連鑄輥修復(fù)中的應(yīng)用

堆焊技術(shù)在連鑄輥修復(fù)中的應(yīng)用，要考慮整個(gè)冶金行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備的影響性。通常情況下，連鑄輥設(shè)備原材料要有較強(qiáng)的耐熱性，但由于作業(yè)環(huán)境及實(shí)際條件影響，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)斷裂、裂紋、彎曲等情況，使其毀壞，并對(duì)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不利影響。針對(duì)此問(wèn)題處理，可選擇堆焊技術(shù)，通過(guò)多種新型原材料的輔助，有助于提高受損設(shè)備修復(fù)工作質(zhì)量[4]。

例如：某冶金工程內(nèi)部連鑄輥發(fā)生裂縫問(wèn)題，修復(fù)階段工作人員會(huì)借助先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)與配套設(shè)備，對(duì)發(fā)生問(wèn)題部分實(shí)際情況詳細(xì)勘察與檢測(cè)，獲取更精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)反饋結(jié)果了解嚴(yán)重程度，分析引發(fā)問(wèn)題的具體原因。同時(shí)，工作人員選擇傳統(tǒng)的耐熱材料對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，在短時(shí)間內(nèi)又發(fā)生了裂紋情況。后續(xù)階段，該冶金企業(yè)邀請(qǐng)專業(yè)化的技術(shù)人員對(duì)技術(shù)手段進(jìn)行改革與創(chuàng)新，并以原材料為修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)多項(xiàng)基礎(chǔ)條件的有效改善，使連鑄輥的修復(fù)質(zhì)量進(jìn)一步提升。根據(jù)兩次修復(fù)結(jié)果的對(duì)比探究，了解堆焊技術(shù)在連鑄輥修復(fù)中的應(yīng)用價(jià)值，不僅要加大技術(shù)手段創(chuàng)新力度，還對(duì)人員綜合能力與技術(shù)水平等提出更高要求，學(xué)習(xí)更多先進(jìn)技術(shù)與修復(fù)模式，對(duì)冶金行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展有巨大影響。

3.2 葉輪葉片修復(fù)中的應(yīng)用

在冶金行業(yè)中因工作內(nèi)容不同，所用到的機(jī)械設(shè)備類別及性質(zhì)也有一定的差異性，要考慮機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的綜合成效，注重葉輪葉片修復(fù)工作質(zhì)量的管控。關(guān)于堆焊技術(shù)的應(yīng)用。也能解決設(shè)備磨損及腐蝕問(wèn)題。

例如：某冶金行業(yè)所使用的D700-13-Ⅱ型轉(zhuǎn)爐煉鋼除塵設(shè)備，考慮高速高壓下風(fēng)機(jī)葉輪作業(yè)環(huán)境較惡劣，材質(zhì)是16Mn鋼葉，葉片進(jìn)風(fēng)口的位置磨損及腐蝕情況較嚴(yán)重，尤其是在3000～4100 h條件下，葉輪葉片腐蝕因素影響，使其整體失去平衡性。對(duì)此，冶金企業(yè)選擇堆焊技術(shù)進(jìn)行有效修復(fù)，通過(guò)高鉻合金EDZCr型堆焊焊條修復(fù)處理，與該設(shè)備受損表面充分結(jié)合，堆焊硬度能夠達(dá)到55 HRC，整體耐磨性、抗氧化性均顯著提升。

此外，在葉輪、葉片修復(fù)過(guò)程中也用到激光堆焊技術(shù)，并取得良好效益。在冶金機(jī)械維修工作開(kāi)展階段應(yīng)用激光堆焊技術(shù)，能對(duì)具體內(nèi)容詳細(xì)分析與優(yōu)化處理，以一種先進(jìn)技術(shù)處理措施控制維修過(guò)程中激光與設(shè)備的距離，通過(guò)焊接處理設(shè)備損傷部分，整體修復(fù)質(zhì)量與效率進(jìn)一步提升[5]。當(dāng)前，在激光堆焊技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，也考慮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員生命安全，要求激光式維修設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)完成修復(fù)操作，該項(xiàng)技術(shù)不會(huì)影響機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行，是目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段之一。某冶金工程在機(jī)械設(shè)備中所對(duì)葉輪葉片修復(fù)處理，就應(yīng)用到激光堆焊技術(shù)，整體質(zhì)量與成效顯著，延長(zhǎng)葉輪葉片使用年限。同時(shí)，在修復(fù)過(guò)程中，也對(duì)人員操作能力與經(jīng)驗(yàn)綜合探究，以節(jié)約成本、保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員生命安全、確保設(shè)備恢復(fù)正常使用為核心目標(biāo)，強(qiáng)化激光堆焊技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用成效，也成為冶金行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展必不可少的條件之一。

3.3 齒輪修復(fù)中的應(yīng)用

齒輪修復(fù)也是冶金機(jī)械設(shè)備維修中的核心內(nèi)容之一，考慮齒輪零件質(zhì)量及性能對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行綜合成效的巨大影響，還需確保齒輪故障問(wèn)題發(fā)生后的修復(fù)效果良好。齒輪是一種外硬內(nèi)韌的材料，在特殊作業(yè)設(shè)備中的良好應(yīng)用突出齒輪主體作用。而齒輪故障問(wèn)題發(fā)生后，修復(fù)工作開(kāi)展要注重整體作業(yè)流程及工藝質(zhì)量，通過(guò)滲碳淬火工序?qū)ζ涠丝谟忻黠@的顆粒屬性分析，直接影響到齒輪故障修復(fù)工作的難度。堆焊技術(shù)應(yīng)用能對(duì)齒輪修復(fù)材料合理選擇，根據(jù)齒輪運(yùn)行環(huán)境，能重新組織運(yùn)用紅外輻射電熱器綜合處理，通過(guò)溫度控制達(dá)到熔化標(biāo)準(zhǔn)，再用E306-1、E8515-G焊條材料，修復(fù)效果良好。如果使用E304-16焊條材料，還需進(jìn)行緩沖處理，有助于保證齒輪修復(fù)綜合效果。

基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展背景下，冶金行業(yè)發(fā)展速度逐漸加快，為保證行業(yè)健康發(fā)展，還需提升冶金企業(yè)自身綜合能力，要制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展計(jì)劃，在機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行情況下創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。其中，開(kāi)展機(jī)械設(shè)備維修工作必不可少的應(yīng)用到堆焊技術(shù)，按照類別劃分，還包括寬級(jí)帶堆焊技術(shù)，根據(jù)冶金行業(yè)中所運(yùn)用到的機(jī)械設(shè)備類型規(guī)范操作?？紤]大型機(jī)械設(shè)備操作過(guò)程中是有一定難度，運(yùn)轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)情況下會(huì)出現(xiàn)破裂情況，直接導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備性能顯著下降，甚至?xí)绊懮a(chǎn)作業(yè)進(jìn)度[6]。對(duì)此，還需加大細(xì)微式的損傷點(diǎn)修復(fù)力度，通過(guò)寬帶堆焊技術(shù)應(yīng)用能解決此問(wèn)題，控制修復(fù)寬度在3 mm以內(nèi)，精準(zhǔn)修復(fù)，整體操作難度降低，修復(fù)成果明顯，施工技術(shù)水平顯著提升，幫助冶金企業(yè)控制此方面的投資成本，確保設(shè)備正常運(yùn)行，提高機(jī)械設(shè)備維修工作質(zhì)量與效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述內(nèi)容分析，能夠了解堆焊技術(shù)在冶金工程機(jī)械維修方面的應(yīng)用價(jià)值，還需注重技術(shù)手段創(chuàng)新，在連鑄輥修復(fù)、葉輪葉片修復(fù)、齒輪修復(fù)等應(yīng)用過(guò)程中解決傳統(tǒng)問(wèn)題，突出堆焊技術(shù)應(yīng)用成效與價(jià)值，成為冶金機(jī)械設(shè)備維修及修復(fù)的必要條件。同時(shí)，也多方面的考慮冶金機(jī)械設(shè)備耗損問(wèn)題發(fā)生的具體原因，加大堆焊技術(shù)應(yīng)用力度，實(shí)踐成效有良好的基礎(chǔ)保障，推動(dòng)冶金行業(yè)健康發(fā)展，為冶金企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。