建材工业用耐磨件堆焊通用技术条件

1　范围

本文件规定了建材工业用耐磨件堆焊的技术要求、质量检验和要求、堆焊失效分析、技术文件及包装、贮存和运输。

本文件适用于建材工业用立磨磨辊套或磨辊衬板新品、磨盘衬板新品、辊压机挤压辊堆焊制造及其磨损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参照本标准文件执行。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 232-1999   金属材料 弯曲试验方法

GB/T 228-2002   金属材料 室温拉伸试验方法

GB709-88 《热轧钢板和钢带》

GB/T 984-2001   堆焊焊条

GB/T 1817-1995  硬质合金常温冲击韧性试验方法

GB/T 2650-2008  焊接接头冲击试验方法

GB/T 2651-2008  焊接接头拉伸试验方法

GB/T 2652-2008  焊缝及熔敷金属拉伸试验方法

GB/T 2654-1989  焊接接头及堆焊金属硬度试验方法

GB/T 3375  焊接术语

GB/T 9441-2009  球墨铸铁金相检验

GB/T 9443-2007  铸钢件渗透检测（DIN EN 10228-2-1998钢锻件的无损检验第2部分：渗透试验）

GB/T 9444-2007  铸钢件磁粉检测（DIN EN 10228-1-1999 钢锻件的无损检验第1部分：磁粉探伤）

GB/T 12444-2006  金属材料 磨损试验方法　试环-试块滑动磨损试验

GB/T 12467.3-2009 金属材料熔焊质量要求  第3部分：一般质量要求

GB/T 17493  低合金钢药芯焊丝 （DIN8555-MF10-GF-60-G药芯焊丝）

GB/T 17854  埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂 （DIN EN 760-1996 焊料.埋弧焊用焊剂）

GB 50236-98  现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范

JC/T 844-2007  水泥工业用立式辊磨机

JB/T 3223  焊接材料质量管理规程

JB/T 5000.3  重型机械通用技术条件 焊接件

JB/T 9218-2007  无损检测 渗透检测

SB/T 10152-1993  磨辊

YB/T 036.12-1992 冶金设备制造通用技术条件 耐磨合金堆焊

ISO 11970-2001   钢铸件制造焊接工艺的规范和验收

DIN EN 12513-2001 铸造，耐磨铸铁

DIN1690-UV3

DIN1690-MS2

DL/T 679  焊工技术考核规程 （DIN EN ISO 9606-2-2005焊工的认可试验）

DL/T 681-1999  磨煤机耐磨件技术条件

DL/T 753  汽轮机铸钢件补焊技术导则

DL/T 868-2004  焊接工艺评定规程

DL/T 869-2004  火力发电站焊接技术规程

3　术语和定义

GB/T3375界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

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

指对磨损失效的耐磨件（如立磨磨辊套/磨辊衬板、磨盘衬板、辊压机挤压辊等）进行堆焊，使之恢复原有尺寸和性能的施工方法。

3.2　堆焊复合制造（Composite manufacturing by overlaying）

指采用堆焊方法将耐磨材料熔覆于金属母体之上，达到设计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属基板上熔覆一定厚度耐磨材料的耐磨板制造方法。

3.4　在线堆焊（On-line overlaying）

将堆焊设备和堆焊材料运到立磨或辊压机设备现场，在耐磨件不拆出设备本体的情况下，使用某种焊接材料进行堆焊，使耐磨件恢复原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.5　离线堆焊（Off-line overlaying）

将立磨或辊压机的耐磨部件拆出设备本体，运到具备施工条件的场地，运用堆焊方式，使耐磨件恢复原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.6　失效（Failure）

耐磨件在运行中丧失规定的功能。

4　技术要求

4.1　焊接方法

对于立磨磨辊、磨盘衬板、挤压辊辊体等回转体耐磨件以及耐磨板等平面状态的耐磨件，应采用自动焊机堆焊的方法为主，包括埋弧堆焊和明弧堆焊。其它非自动焊的耐磨件可采用手工焊条电弧焊、半自动焊机堆焊等。

4.2　对堆焊材料（焊条、焊丝、焊剂等）的要求

4.2.1　自动堆焊时，宜使用以钢带内包敷合金粉末轧制和拉拨而成的药芯焊丝，药芯焊丝的质量应符合GB/T17493《低合金钢药芯焊丝》（DIN8555-MF10-GF-60-G《药芯焊丝》）的要求。一般情况下，要求焊丝的药粉填充均匀，填充率的变化应不大于1%。

4.2.2　堆焊前应对耐磨件母材的化学成分和力学性能进行核查，焊接材料的化学成分要与耐磨件母材材质成分相匹配，符合堆焊后耐磨件的使用性能。应保证磨损后的焊接材料进入产品不影响产品质量，不污染产品。

4.2.3　焊接材料的形态要便于自动化、机械化、连续的操作方式，并与所使用的堆焊设备相匹配。

4.2.4　焊接材料应有制造厂的质量合格证书，其质量要求应符合JB/T3223的规定。

4.2.5　药芯焊丝自动堆焊时，其熔敷率应控制在85%～92%。

4.2.6　埋弧自动堆焊时应保证焊剂与焊丝的配套使用，焊剂的质量应符合GB/T17854的要求。

4.3　对立磨和辊压机的耐磨件可采取离线堆焊方式或在线堆焊方式。

4.4　焊前检测

4.4.1　耐磨件经磨损或其它原因导致失效后，堆焊前需要通过外观检查判断其是否完好。当耐磨件存在贯穿性裂纹、局部基体被磨穿、基体厚度过薄等可能导致其整体失效的缺陷时，不宜进行堆焊。

4.4.2　对堆焊复合制造耐磨件的母体，焊前应采用超声波探伤方式，以确定无影响堆焊的缺陷。

4.4.3　对确定可进行堆焊的耐磨件，应记录堆焊前的母材材质成分、表面硬度、结构尺寸、磨损型线等原始数据。

4.5　焊前处理

4.5.1　硬面堆焊再制造的焊前处理

1）对磨损失效的磨辊套或磨辊衬板、磨盘衬板堆焊前应进行焊前处理，清除耐磨件待焊处的油污、锈迹及其它杂物，通过气刨等方式去除耐磨件上存在的不牢固裂纹部分。

2）对磨损失效的挤压辊堆焊前应进行焊前处理，用碳弧气刨等方式去除辊面上不完整的花纹层、硬面层及疲劳层，去除部分应尽量少。处理过程中要注意辊面的平整和辊体椭圆度，处理后以适当方法维持辊体的椭圆度≤3mm，而后彻底清除辊面上的残渣和渗碳层，探伤确认无裂纹后清洗辊面并干燥。

4.5.2　堆焊新品复合制造的焊前处理

1）堆焊前的立磨辊套或磨辊衬板、磨盘衬板铸造胎体应经机械加工，使其表面光亮平滑，见金属光泽，无残余金属氧化层，尺寸符合堆焊设计要求。

2）堆焊前的耐磨板应清理基材表面的灰尘、油污等，打磨掉表面锈迹，使基材表面光滑、平整。

4.6　焊前预热

4.6.1　立磨磨辊自动堆焊时，一般不需要进行焊前预热，但是当环境温度低于5℃，应考虑采取预热措施，预热温度以20℃~ 40℃为宜。

4.6.2　辊压机挤压辊堆焊时应根据基体材质的碳当量来确定预热温度，在线焊时预热温度应低于200℃。

4.7　自动堆焊时对堆焊及其辅助设备的要求

4.7.1　焊接电源能保证长时间连续稳定工作。 

4.7.2　操作机能实现自动焊枪的上下左右前后方向移动。

4.7.3　变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转。

4.7.4　工装卡具应根据相应型号的磨机来制作，并且不能破坏耐磨件的装配尺寸。

4.7.5　立磨在线堆焊时，应采用导电装置，并保证良好的导电性能，以确保磨辊辊芯及轴承不受损害。

4.8　堆焊时对安全和环境的要求

4.8.1　堆焊工作应遵守安全、防护、防火等规程的有关规定。

4.8.2　堆焊不应破坏现场环境，不应对现场造成污染。

4.8.3　设备应具有遮弧功能，通过遮弧装置屏蔽明弧焊产生的弧光，避免弧光对操作人员的伤害和对环境的污染。

4.8.4　除尘系统能对自动堆焊时释放的烟尘进行净化。

4.9　堆焊工艺

4.9.1　堆焊前应编制堆焊工艺措施，堆焊工艺措施应包括以下内容：堆焊方法；堆焊操作人员要求；堆焊使用的设备及工装要求；堆焊材料的牌号、生产厂家、材料成分等；堆焊顺序及工艺参数；试验性焊接的要求；要求的焊道形状；焊后检验要求。

4.9.2　立磨耐磨件复合堆焊制造工艺

4.9.2.1　立磨耐磨件可采用复合堆焊的方式制造，即以低碳铸钢铸造磨辊胎/盘瓦胎基体，采用堆焊方式将耐磨材料熔覆于基体之上，直至达到成品所设计的规格。

4.9.2.2　堆焊前基体须经严格的超声波探伤，标准按DIN1690-UV3执行。同时，进行100%渗透探伤或磁粉探伤，标准按DIN1690-MS2执行，以确保基体不存在超标铸造缺陷，否则应先进行铸造缺陷的处理。

4.9.2.3　根据基材成份和成品耐磨性能要求，选择合理的堆焊材料作为打底层、过渡层和硬面层。

4.9.3　焊道形状可参考以下要求：宽8mm~14mm、高1.5mm~3mm，同一焊层的后一焊道覆盖前一焊道的30%左右，下一焊层的焊道依次排列在上一焊层的两个焊道中间。

4.9.4　辊压机挤压辊硬面层和网格允许有裂纹，堆焊后其表面耐磨花纹可以有不同形式，如横条纹、十字网格、菱形加硬质点、人字形花纹等。花纹的焊道要直，边缘要陡，表面硬度HRC50～65。

4.9.5　堆焊过程中应使用专用卡尺测量，随时整修耐磨件的外形尺寸。

4.10　表面质量及尺寸公差

4.10.1　堆焊过程中，边焊边检验焊后焊道的裂纹情况，敲击检查焊层熔合情况及有无气泡等，堆焊后的耐磨层应平整光滑。

4.10.2　立磨耐磨件的堆焊层允许存在分布均匀致密的龟裂纹，但不应有贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷。

4.10.3　耐磨板的堆焊层与基材应有良好的熔合性，且表面平整，焊道平直，无明显的焊瘤、飞溅和变形。

4.10.4　堆焊后的耐磨件应符合加工图纸尺寸的要求。对照原图纸尺寸要求，使用专用卡尺测量堆焊后耐磨件的外形尺寸，尺寸公差符合JB/T5000.3《重型机械通用技术条件 焊接件》规定，堆焊层表面的鳞片状突起不平度应不大于3mm。

4.10.5　挤压辊堆焊后应测量两辊体的间距，保证无大小端，辊体表面高度差控制在±2mm。

4.10.6　耐磨板的标准厚度主要有：6mm+4mm、6mm+5mm、8mm+4mm、8mm+5mm、8mm+6mm、10mm+5mm、10mm+6mm、10mm+8mm、10mm+10mm。耐磨板堆焊层的厚度公差不超过±1mm，耐磨板不平度要符合GB709-88《热轧钢板和钢带》表8的规定。焊道高低差不大于±1mm。

4.11　其它要求

应保持粉磨物料料质、料量稳定，无铁块等硬物进入，使堆焊后的耐磨件能保持正常运行。

5　堆焊质量评价

5.1　耐磨性能判定

在物料的易磨性中等（矿渣邦德功指数20、生料邦德功指数10、煤哈氏指数75或者吨耗为3g/t）的情况下，堆焊后的矿渣立磨耐磨件正常运行时间达到1800小时～2000小时、煤立磨耐磨件运行时间达到7000小时以上、生料立磨耐磨件运行时间达到7000小时以上、水泥熟料立磨耐磨件运行时间达到2500小时以上、挤压辊运行时间达到4000小时（在线堆焊后）～8000小时（离线堆焊后）以上，即可认为堆焊后的耐磨件达到预期的磨损性能要求。

对于铸造基体材质为高铬铸铁或镍硬Ⅳ的立磨耐磨件，在堆焊再制造完成后投入运行后3个月内堆焊层应无脱落现象出现。

5.2　堆焊工艺评定

5.2.1　堆焊工艺评定目的

5.2.1.1　以待焊材料的焊接性能为基础，通过堆焊工艺评定以可靠的技术条件试验来指导生产，避免把实际工件当做试验件的弊病。

5.2.1.2　验证拟定的堆焊工艺方案是否正确，能否达到产品技术条件所要求的质量标准。

5.2.1.3　根据堆焊工艺评定报告制订堆焊作业指导书指导实际堆焊工作。

5.2.2　堆焊工艺评定范围

5.2.2.1　堆焊工艺评定是对所选材料、堆焊工艺的合理性进行的全面评价。建材工业耐磨件中需以堆焊方法实现熔覆结合的任何材料均应进行焊接工艺评定。对于特殊形状的部件，还应按几何形状做弯曲试验或压溃试验。

5.2.2.2　焊接工艺评定解决在具体工艺条件下的使用性能问题，不解决消除应力、减少变形、防止焊接缺陷产生等整体质量问题。

5.2.2.3　对立磨磨辊套/磨盘采用抗压试验、金相检验和磨料磨损试验评定堆焊工艺，抗压强度≥磨辊动压力。

5.2.2.4　对挤压辊采用抗压试验、冲击试验、金相检验和磨料磨损试验评定堆焊工艺。

5.2.3　堆焊工艺评定中的主要检验项目

1)       焊缝外观检查：焊缝表面没有未熔合、夹渣、弧坑和气孔。

2)       焊缝的无损探伤检查：依照JB/T 9218渗透探伤方法。

3)       弯曲试验:弯曲试验方法按GB／T232金属材料弯曲试验方法进行。

4)       冲击试验:对承压、承重部件只要具备做冲击试样条件者，均应进行冲击试验。试验参照GB/T 2650-2008焊接接头冲击试验方法执行。

5)       金相检验：参照GB/T 9441-2009球墨铸铁金相检验进行。

6)       硬度试验：按照GB/T 2654-1989 焊接接头及堆焊金属硬度试验方法进行。

7)       磨料磨损试验：GB/T 12444-2006金属材料 磨损试验方法 试环-试块滑动磨损试验进行。

5.3　对于铸造母体材质为高铬铸铁或镍硬Ⅳ的立磨耐磨件，在堆焊再制造中及投入运行后168小时内不应发生断裂。

5.4　堆焊再制造断裂失效分析

造成堆焊断裂失效的原因有耐磨件设计缺陷、铸造缺陷和堆焊缺陷。

堆焊失效发生时应综合分析各种因素。堆焊后耐磨件发生断裂现象，而其本身无设计缺陷和外在缺陷，则应考虑铸件的铸造质量，可依据DL/T681-1999《磨煤机耐磨件技术条件》和GB/T1817-1995《硬质合金常温冲击韧性试验方法》检验铸件的化学成分和冲击韧性。当铸件的化学成分偏离标准或冲击韧性低于标准时（例如冲击韧性≤7J/cm₂），可以判定为该铸件的成分不合格或韧性不足，从而导致堆焊层裂纹在韧性不足处扩展直至基体，最终引起耐磨件断裂。

6　堆焊质量检验方式和要求

6.1　检验项目

6.1.1　耐磨件堆焊前应采用着色探伤或磁粉探伤，以及超声波探伤方式测定其基体的可焊性。

6.1.2　耐磨件堆焊后应进行外观及尺寸检查，并进行基体渗透探伤、堆焊层的腹膜金相检验和硬度检验。

6.2　外观检验

耐磨件堆焊后表面应无溶渣、弧坑、焊瘤、飞溅物、气孔以及贯通状裂纹等现象；焊道平整光滑、细致、均匀，并平滑过渡到母材。

6.3　无损检验

6.3.1　如果要求堆焊层不允许存在裂纹，则应对堆焊和周围母材进行磁粉探伤或渗透探伤检验，并符合GB/T9443和GB/T9444的要求。

6.3.2　利用超声波检验铸造基体的质量，确保堆焊前的铸件不存在铸造缺陷，如沙眼、缩孔、较大面积的空洞或者较深的裂纹等。

6.4　腹膜金相检验

6.4.1　堆焊后的耐磨件应制作金相覆膜，检验其金相组织。

6.4.2　耐磨件自动堆焊后的金相组织中应含有初始碳化物＋共晶碳化物+二次碳化物，碳化物的面积含量应达到65%以上。

6.5　硬度检验

6.5.1　硬度检验时，应测量多点取其平均值，测点应不少于3处，每处测量3次取平均值。

6.5.2　判定耐磨材料的硬度时，应在标准试板上试焊3-5层，按照6.5.1的要求测其硬度平均值应达到洛氏硬度HRC58以上。  

6.5.3　在实际耐磨件上堆焊10层以上时，按照6.5.1的要求检测到的洛氏硬度平均值可比在试板上测的硬度值低HRC3~5。

6.5.4　用手持式硬度仪在耐磨件上检验硬度时，由于受到人为因素影响，允许按照30%剔除检验到的最低值。

6.5.5　自动堆焊后的耐磨件所测平均硬度值应达到洛氏硬度HRC56以上。其它手工焊条电弧焊、半自动焊机堆焊等部件应符合相应产品的技术条件。

6.6　其它条件

耐磨件堆焊后应满足其装配要求。

7　技术文件

7.1　堆焊技术文件应及时编制和存档。

7.2　堆焊技术文件内容包括：

1）耐磨件的原始材质成分、表面硬度、外观尺寸、堆焊前探伤情况的记录；

2）堆焊材料质量合格证明书；

3）耐磨件焊接工艺评定报告、堆焊工艺措施或作业指导书；

4）耐磨件堆焊后的外观检验和成品尺寸记录；

5）堆焊层的金相检验、硬度检验、无损检验等报告。

8　包装、贮存和运输

8.1　堆焊完成的耐磨件如果不及时投入使用，应在堆焊后的表面涂防锈漆防止锈蚀。

8.2　包装、运输应符合JC/T 406-2006《水泥机械包装技术条件》的有关规定。

8.3　堆焊好的耐磨件应存放在干燥、平整、坚实的场地，场地要有可靠的防雨措施。