- 焊接修复技术概述
- 焊接修复的关键步骤与原则
- 常用焊接修复方法及其特点
- 典型焊接修复案例分析
- 焊接修复的质量控制与安全
焊接修复技术概述
焊接修复是指利用焊接、堆焊等热加工方法，对因磨损、腐蚀、疲劳、制造缺陷或意外损伤而失效的金属构件，进行局部或整体恢复,使其恢复或接近原有性能的工艺过程。
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主要目的：
- 恢复尺寸： 修复因磨损、加工超差而失去的尺寸。
- 恢复性能： 修复因腐蚀、气蚀、疲劳等导致的性能下降，如强度、硬度、耐腐蚀性等。
- 修复缺陷： 修补铸件、锻件或焊缝中存在的裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
- 改变性能： 在特定部位通过堆焊耐磨、耐热或耐腐蚀层,提升构件的局部性能。
应用领域：
- 能源电力： 汽轮机转子、叶片、阀门、管道、锅炉部件。
- 石油化工： 反应器、塔器、储罐、泵、压缩机、阀门。
- 重型机械： 轧辊、齿轮、挖掘机斗齿、起重机吊钩、轴类零件。
- 交通运输： 船舶曲轴、机车轮对、汽车模具、起落架。
- 建筑工程： 钢结构、桥梁的加固与修复。
焊接修复的关键步骤与原则
一个成功的焊接修复项目,遵循科学的流程和原则至关重要。
关键步骤：
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损伤评估：
- 无损检测： 使用超声波、射线、磁粉、渗透等方法，精确确定缺陷（如裂纹）的位置、尺寸、深度和走向。
- 化学成分分析： 分析母材的化学成分,为选择合适的焊接材料提供依据。
- 硬度测试与金相分析： 了解母材的热处理状态、硬度和金相组织,判断其焊接性。
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制定修复方案：
- 确定焊接方法： 根据缺陷位置、构件尺寸、现场条件选择合适的焊接方法（如焊条电弧焊、TIG、MIG、激光焊等）。
- 选择焊接材料： 焊接材料的成分、性能应与母材匹配或满足特定性能要求（如耐磨、耐腐蚀）。
- 制定焊接工艺： 编制详细的焊接工艺规程，包括坡口设计、预热温度、层间温度、焊接参数、焊后热处理等。
- 制定无损检测计划： 确定修复后需要进行哪些检测以及验收标准。
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焊接前准备：
- 清洁： 彻底清除待修复区域的油污、锈迹、油漆等。
- 打磨： 用角磨机等工具打磨至露出金属光泽,特别是裂纹尖端必须打磨出坡口。
- 开坡口： 根据方案加工出合适的坡口,以保证焊透和良好的焊缝成型。
- 预热： 对于中高碳钢、合金钢、厚大工件等，必须进行预热,以防止产生冷裂纹。
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焊接实施：
（图片来源网络，侵删）- 严格按照WPS进行操作,控制焊接热输入。
- 采用合理的焊接顺序,以减少焊接变形和残余应力。
- 必要时进行多层多道焊,并控制层间温度。
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焊后处理：
- 缓冷： 焊后立即用保温棉等覆盖，进行缓慢冷却,防止产生淬硬组织和裂纹。
- 焊后热处理： 对于重要构件，通常需要进行去应力退火，以消除焊接残余应力,稳定尺寸。
- 外观检查与修整： 清理焊渣、飞溅,对焊缝进行打磨修整。
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质量检验：
- 外观检查： 检查焊缝是否有表面缺陷，如裂纹、咬边、气孔等。
- 无损检测： 按照计划对焊缝进行内部质量检测（如UT、RT）,确保缺陷已完全消除。
- 性能测试（必要时）： 如硬度测试、水压试验等。
核心原则：
- 等强度或等性能原则： 修复后的接头强度或性能应不低于母材。
- 最小变形原则： 合理的工艺设计应将焊接变形控制在允许范围内。
- 防止再裂纹原则： 通过预热、控制热输入、后热等措施,确保修复区域不再产生新的裂纹。
- 安全第一原则： 严格遵守焊接安全操作规程。
常用焊接修复方法及其特点
| 方法 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 焊条电弧焊 | - 设备简单，成本低，操作灵活 - 对焊工技能要求高 - 热输入较大，变形控制相对难 |
现场修复、结构复杂、不规则的场合，如钢结构、工程机械、管道修复。 |
| 钨极氩弧焊 | - 焊接质量高，焊缝纯净，成型美观 - 热输入小，热影响区窄，变形小 - 速度较慢，对焊工技能要求极高 - 成本较高 |
要求高的精密修复、薄板修复、有色金属修复、打底焊，如核电站管道、不锈钢容器。 |
| 熔化极气体保护焊 | - 焊接效率高，熔深大 - 适用于半自动和自动化焊接 - 风险较大，需防风 |
中厚板、长直焊缝、批量修复，如船舶、压力容器、钢结构的焊接修复。 |
| 药芯焊丝电弧焊 | - 兼具焊条电弧焊和气体保护焊的优点 - 焊缝韧性好，抗裂性强 - 适用于全位置焊接 |
现场安装和高强度钢的修复，如桥梁、高层建筑、工程机械。 |
| 激光焊 | - 能量密度极高，热输入极小，热影响区极小 - 焊接速度快，变形极小 - 设备昂贵，对工件装配精度要求极高 |
高精度、高质量要求的修复，如模具修复、航空航天部件、精密仪器。 |
| 热喷涂/喷焊 | - 不是熔焊，是涂层与基材的机械结合或冶金结合 - 可喷涂耐磨、耐蚀、耐高温等特殊功能层 - 结合强度低于堆焊 |
表面强化和修复，如修复轴类零件的轴颈、柱塞的表面，恢复耐磨层。 |
典型焊接修复案例分析
电站锅炉集箱管座角焊缝的裂纹修复
- 背景： 某电厂锅炉运行多年后，在对高温过热器集箱管座角焊缝进行例行检查时，发现存在多处表面裂纹，该集箱材质为12Cr1MoVG，规格为φ325×60mm，工作温度在540℃左右。
- 损伤评估： 通过磁粉检测，发现裂纹主要集中在管座与集箱连接的角焊缝热影响区，呈轴向分布，长度约20-50mm,分析认为裂纹主要由交变热应力引起的高温疲劳裂纹。
- 修复方案：
- 方法选择： 采用钨极氩弧焊进行修复，原因：热输入小，可精确控制，对母材组织影响小,适合这类重要承压部件的精密修复。
- 焊接材料： 选用TIG-R31（相当于ER80S-B2L）焊丝,其化学成分和力学性能与12Cr1MoVG母材匹配。
- 工艺规程：
- 坡口加工： 用角磨机沿裂纹长度方向打磨出“U”型坡口，坡口角度为30-35°，深度为裂纹深度+2mm,确保裂纹被完全清除。
- 预热： 整个管座及周围区域进行预热，预热温度为150-200℃,采用远红外加热片进行局部加热。
- 焊接： 采用分段退焊法，由两名焊工对称施焊，以减小变形，焊接电流控制在110-130A，电弧电压10-12V，每道焊完后,用钢丝刷清理焊渣。
- 后热： 焊后立即在250-300℃进行1小时的后热处理,然后缓冷。
- **焊
