袁澤

隨著大型金屬工件在水泥生產設備上的廣泛應用，設備制造中基材硬度不均，鑄造時組織疏松，產生氣孔、氣泡、夾渣等缺陷，加上設備長期在重載荷、高溫形態(tài)下超負荷循環(huán)工作，極易形成點蝕剝落或斷裂失效?；剞D窯輪帶、托輪、大齒圈常見剝落和裂紋，磨機中空軸和滑履端頂接觸點易出現(xiàn)裂紋。金屬工件缺陷的修復技術越來越多地受到各界的高度關注，其修復的快捷性、簡易性、耐久性、經濟性成為修復技術的研究焦點。本文重點介紹粉末冶金堆焊技術在水泥生產設備修復中的應用實例。

1 粉末冶金堆焊的定義

粉末冶金堆焊技術是近年來發(fā)展和應用的一項涵蓋物理、化學、機械、材料等多學科、多領域的綜合性科學技術。粉末冶金堆焊是為了增大或恢復工件尺寸，運用粉末冶金技術使焊件表面和焊件結構獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進行的焊接。冶金粉末配方中有12種（Fe、Mn、Si、Cr、V、Ni……）不同的金屬和非金屬元素，其作用是提升工件的力學性能，增強工件的強度、彈性、耐磨性、耐蝕性和調節(jié)新型合金層的硬度，從而延長工件的使用壽命。

2 粉末冶金堆焊的特點

粉末冶金堆焊具有以下特點：（1）堆焊熔敷形成新型合金層與工件基材呈冶金結合，結合強度高；（2）堆焊層組織致密，成型美觀；（3）成型后具有耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化和提升沖擊韌性等綜合物理化學特性；（4）設備集成簡單，節(jié)能易操作，便于大型金屬工件的在線作業(yè)；（5）熔池深（＞200mm）、面積大、熔敷效率高，特別適用于大型金屬工件剝落和裂紋的修復；（6）修復效率高，具有快捷性、簡易性、耐久性和經濟性，被廣泛運用于笨、重、超大型金屬工件的修復；（7）工藝要求嚴格，對焊材、焊接技術、氣象條件等工藝細節(jié)的要求都極為苛刻；（8）焊接產生焊后殘余應力，必須做分散和消除應力的工藝處理。

3 粉末冶金堆焊的適用范圍

粉末冶金堆焊的適用范圍十分廣泛，適合所有的鑄鋼件和合金鋼工件。特別適合于回轉窯筒體、輪帶、托輪、大齒圈和磨機筒體、滑履端頂點面、中空軸、磨盤座等工件的點蝕剝落或斷裂失效。

4 粉末冶金堆焊技術修復案例

4.1 工件名稱、地點及使用單位

工件名稱：5000t/d回轉窯三擋輪帶；地點：河南焦作；使用單位：焦作千葉水泥有限公司。

4.2 工件缺陷

1號線三擋輪帶在修復點蝕剝落時發(fā)現(xiàn)一處490mm×340mm裂紋。

4.3 修復方案

（1）檢測：探傷檢測。全面、系統(tǒng)地對整個輪帶裂紋部分進行超聲波探傷，標注裂紋缺陷部位的長度和深度，修復過程中實施著色探傷。

（2）加筋。分別在輪帶裂紋兩側焊接兩根850mm×30mm×30mm的鋼條，防止輪帶在修復過程中移位或變形。

（3）清除失效的金屬組織。用專用方法將受損失效部位的油污層、銹斑層和疲勞層以及工件鑄造缺陷形成的氣孔、氣泡和夾渣全部清理干凈，露出致密完好的金屬層。

（4）清理創(chuàng)傷面。我們采用專用方法清理創(chuàng)傷面，將創(chuàng)傷面的雜質及其氧化層全部清除、清理干凈。

（5）預熱。將裂紋修復部位加溫至250～380℃。

（6）涂層熔敷。從金屬結構的四個涂層逐層熔敷進口粉末冶金材料，即結合層、過渡層、工作層、加工層層層熔敷、層層堆焊，形成均勻致密的新型合金層，將缺陷部位予以完全填補。

（7）變性。變性就是改變新型合金層綜合的物理化學特性。修復后形成一層致密的新型合金層，將原工件基材單一的晶相結構變?yōu)閺秃系木嘟Y構，從而具備耐蝕、耐磨、耐高溫、抗氧化、耐沖擊等綜合的物理化學特性。

（8）振動時效。使用專用工具完成振動時效，以實現(xiàn)均衡分散焊接應力，確保修復質量。

（9）人工時效，即保溫和緩冷。消除焊后殘余應力是輪帶、托輪剝落修復的非常關鍵的一環(huán)，做不好該環(huán)節(jié)會使整個修復前功盡棄。我們用專用搪瓷加熱帶對修復部位升溫、保溫，嚴格按公司升溫、保溫溫度和保溫時間的工藝規(guī)范實施升溫、保溫和緩冷。

（10）磨削?，F(xiàn)場制作輪帶弧形磨具，保證修復后形成的弧度與現(xiàn)有的弧度一致。修復后輪帶裂紋部分的使用壽命在新品的兩倍以上。

（11）復查檢測。使用超聲波探傷檢測，真正做到修復后的輪帶無任何缺陷存在。

三年來我們運用粉末冶金堆焊技術修復了銅陵海螺水泥有限公司萬噸回轉窯托輪的大面積深度剝落，修復了河南省大地水泥有限公司? 4.2m管磨滑履端頂整圈裂紋，修復業(yè)務涵蓋了中國建材、中國中材、山水集團、亞泰集團、西部水泥、葛洲壩水泥等一百多家水泥企業(yè)，取得了很好的社會效益和經濟效益，修復后工件的使用壽命是新品的兩倍以上，為廣大水泥企業(yè)降低成本和提高經濟效益做出了重要貢獻?！?/p>