一種特別適于低合金及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法，其包括（1）、缺陷的打磨消除；（2）、采用與堆焊層材料同質(zhì)的焊接材料對缺陷進(jìn)行焊接修復(fù)獲得修復(fù)焊道；（3）、在步驟（2）焊接修復(fù)完成后立即實(shí)施回火焊道的焊接，回火焊道的焊接選擇與堆焊層材料牌號(hào)相同或相似的焊接材料；（4）、在回火焊道的焊接完成并冷卻至室溫后，將回火焊道和修復(fù)焊道的余高打磨去除。本發(fā)明方法可以在不進(jìn)行熱處理的同時(shí)降低底層母材靠近熔合線區(qū)域的硬度，保證母材的良好組織，非常有利于在現(xiàn)場實(shí)施。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在低合金鋼、碳鋼等上堆焊層缺陷 的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法。 一種特別適于低合金及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù) 方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在低合金鋼、碳鋼上堆焊不銹鋼和鎳基合金堆焊層是火電、核電和石化行業(yè)常用 的結(jié)構(gòu)，堆焊層通常厚度為3~10mm，一般與運(yùn)行介質(zhì)直接接觸，從而提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性 能。在運(yùn)行過程中，由于受運(yùn)行環(huán)境或外部因素的影響，堆焊層可能會(huì)產(chǎn)生缺陷，需要在現(xiàn) 場采用焊接的方法進(jìn)行修復(fù)。
[0003] 現(xiàn)場通常采用的方法是將缺陷打磨后采用與堆焊層材料同質(zhì)的焊接材料進(jìn)行焊 接修復(fù)，焊接修復(fù)后由于現(xiàn)場條件限制，一般不進(jìn)行熱處理，直接打磨平整。采用該種方案， 焊接的過程容易對底層母材(低合金鋼或碳鋼）產(chǎn)生不利影響，如在結(jié)合面處產(chǎn)生淬硬組 織，如在結(jié)合面處產(chǎn)生淬硬組織，降低了結(jié)合面的韌性，從而降低了堆焊層抗剝離的能力， 也容易在結(jié)合面處產(chǎn)生裂紋，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的堆焊層缺陷 現(xiàn)場焊接修復(fù)方法。
[0005] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案： 一種特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法，其包括（1)、缺陷的 打磨消除；（2)、采用與堆焊層材料同質(zhì)的焊接材料對缺陷進(jìn)行焊接修復(fù)獲得修復(fù)焊道，特 別是，所述方法還包括： (3) 、在步驟（2)焊接修復(fù)完成后立即實(shí)施回火焊道的焊接，回火焊道的焊接選擇與堆 焊層材料牌號(hào)相同或相似的焊接材料； (4) 、在回火焊道的焊接完成并冷卻至室溫后，將回火焊道和修復(fù)焊道的余高打磨去 除，使修復(fù)后的區(qū)域表面達(dá)到原始狀態(tài)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，步驟（3)中焊接采用手工電弧焊（SNAW焊）或鎢極惰性氣體保護(hù)焊 (TIG焊）或其他焊接方式，其中優(yōu)選采用手工電弧焊。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所述回火焊道的范圍優(yōu)選超過修復(fù)焊道區(qū)域:T5mm長?；鼗鸷傅赖?厚度優(yōu)選為:T5mm，焊接1~2層。更優(yōu)選地，回火焊道焊接2層，焊接時(shí)，后焊焊道壓先焊道 1/3~1/2。更優(yōu)選地，步驟（3)中采用手工電弧焊，層間溫度控制在150°C ~250°C之間。
[0008] 優(yōu)選地，步驟（3)中進(jìn)行焊接時(shí)對焊接熱輸入量進(jìn)行控制，以保證底層木材靠近接 合面的溫度達(dá)到適宜的回火溫度。焊接熱輸入量可通過前期的數(shù)值模擬計(jì)算或者試驗(yàn)獲 得。對于典型的5~10mm的堆焊層，回火焊道的熱輸入量為5~15kJ/cm。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案： 步驟（1)中，缺陷的打磨消除采用現(xiàn)場適用的打磨切削設(shè)備(如角磨機(jī)、坡口機(jī)等)將有 缺陷的部位打磨清理干凈，在打磨過程中應(yīng)特別注意打磨深度，不應(yīng)打磨至母材深度。缺陷 確認(rèn)打磨消除完成后需用丙酮等有機(jī)溶劑擦拭以去除油污等表面雜質(zhì)。
[0010] 步驟（2)中，所述焊接優(yōu)選采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，使修復(fù)焊道將打磨消缺的區(qū) 域完全填滿并留有l(wèi)~2mm的余高。焊接材料一般與堆焊層材料牌號(hào)相同或類似，在保證融 合良好的情況下，盡量采用較小的焊接規(guī)范。如果打磨消缺后的區(qū)域較大，需要采用多層或 多道焊接，則打底層的焊接采用TIG焊，填充層焊接可以采用TIG焊或SMAW焊。焊接時(shí)后 焊焊道壓先焊道1/3-1/2,保證層間溫度控制在150°C以下。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，可以選 擇預(yù)熱或不預(yù)熱焊接，若預(yù)熱焊接可以采用履帶式、繩式或其他專用加熱裝置。
[0011] 進(jìn)一步地,所述方法還包括焊后質(zhì)量檢驗(yàn)工序，具體包括目視檢測、液體滲透檢 測、超聲波檢測、現(xiàn)場金相檢測、硬度檢測以及殘余應(yīng)力測試等。
[0012] 由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明方法在完成堆焊層缺陷的焊接修復(fù)后，在修復(fù)焊道上實(shí)施回火焊道技術(shù)，對靠 近結(jié)合面的母材金屬(低合金鋼或碳鋼）進(jìn)行回火作用，從而降低靠近結(jié)合面處材料的硬 度，減輕修復(fù)焊道對母材的不利影響。該方法實(shí)施方法較為簡便，無需特殊的設(shè)備，并且不 需要進(jìn)行焊后熱處理。本發(fā)明方法能夠在不進(jìn)行熱處理的同時(shí)降低底層母材靠近熔合線區(qū) 域的硬度，保證母材的良好組織，非常有利于在現(xiàn)場實(shí)施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明： 圖1為缺陷打磨示意圖； 圖2為修復(fù)焊道焊接示意圖； 圖3為回火焊道焊接示意圖； 圖4為焊后打磨不意圖； 圖5為采用本發(fā)明方法修復(fù)后的堆焊層金屬宏觀金相照片； 圖6為采用本發(fā)明方法修復(fù)后的堆焊層金屬微觀金相照片； 圖7為采用本發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法處理過的補(bǔ)焊區(qū)域顯微硬度對比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明焊接修復(fù)工藝技術(shù)流程如下： 缺陷的打磨消除確認(rèn)?修復(fù)焊道的焊接?回火焊道的焊接?焊后打磨平整?各項(xiàng)檢測。
[0015] 、缺陷的打磨消除 參見圖1，缺陷的打磨消除采用現(xiàn)場適用的打磨切削設(shè)備(如角磨機(jī)、坡口機(jī)等)將有缺 陷的部位打磨清理干凈，在打磨過程中應(yīng)特別注意打磨深度，不應(yīng)打磨至母材深度。
[0016] 缺陷確認(rèn)打磨消除完成后需用丙酮等有機(jī)溶劑擦拭以去除油污等表面雜質(zhì)。
[0017] 修復(fù)焊道的焊接 參見圖2,修復(fù)焊道的焊接優(yōu)先采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG焊)，也可以采用手工電 弧焊（SMAW焊）或其他焊接方式，選擇的焊接材料一般與堆焊層材料牌號(hào)相同或相類似，在 保證熔合良好的情況下，盡量采用較小的焊接規(guī)范。
[0018] 如果打磨消缺后的區(qū)域較大，需要采用多層或多道焊接，則打底層的焊接采用TIG 焊，填充層焊接可以采用TIG焊或SMAW焊。焊接時(shí)后焊焊道壓先焊道1/3-1/2,保證層間溫 度控制在150°C以下。
[0019] 根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，可以選擇預(yù)熱或不預(yù)熱焊接，若預(yù)熱焊接可以采用履帶式、 繩式或其他專用加熱裝置。
[0020] 修復(fù)焊道應(yīng)將打磨消缺的區(qū)域完全填滿，并留有適當(dāng)焊接余高，適宜的余高應(yīng)為 1?2mm〇
[0021] 回火焊道的焊接 在修復(fù)焊道焊接完成后應(yīng)立即實(shí)施回火焊道的焊接。焊接方法優(yōu)先選用SMAW焊，也 可以采用TIG焊或其他焊接方法，選擇的焊接材料一般與堆焊層表層的材料牌號(hào)相同或相 似。
[0022] 回火焊道焊接的示意圖如圖3所示，回火焊道的范圍一般應(yīng)超過修復(fù)焊道區(qū)域 3飛mm，回火焊道厚度為:T5mm，一般焊接1~2層，焊接時(shí)后焊焊道壓先焊道1/3-1/2,焊接過 程中需控制焊接熱輸入量，以保證底層母材靠近結(jié)合面的溫度達(dá)到適宜的回火溫度，該熱 輸入量需通過前期的數(shù)值模擬計(jì)算或者試驗(yàn)獲得，對于典型的5~10_的堆焊層，回火焊道 的熱輸入量為5~15kJ/cm。手工電弧焊層間溫度控制在150°C?250°C之間。
[0023] 焊后打磨平整 回火焊道完成并冷卻至室溫后，應(yīng)將焊接區(qū)域(包括回火焊道和修復(fù)焊道余高）打磨去 除，使修復(fù)后的區(qū)域表面達(dá)到原始狀態(tài)的要求，參見圖4?；鼗鸷傅篮托迯?fù)焊道余高的去除 可以采用手工打磨切削設(shè)備或其他專用的設(shè)備。
[0024] 焊后檢測 焊后檢測包括目視檢測、液體滲透檢測、超聲波檢測、現(xiàn)場金相檢測、硬度檢測、殘余應(yīng) 力測試等。
[0025] 具體實(shí)例： 參見圖5和6,分別為按照本發(fā)明方法處理后的堆焊層金屬宏觀金相照片和微觀金相 照片，堆焊層為309L+308L不銹鋼，母材為16MND5低合金鋼。
[0026] 參見圖7,其顯示了經(jīng)歷了回火焊道處理和未經(jīng)過回火焊道處理的補(bǔ)焊區(qū)域顯微 硬度對比，從中可見經(jīng)過了回火焊道處理后，靠近堆焊層結(jié)合面的母材區(qū)域硬度明顯降低。
[0027] 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法，其包括（1)、缺 陷的打磨消除；（2)、采用與堆焊層材料同質(zhì)的焊接材料對缺陷進(jìn)行焊接修復(fù)獲得修復(fù)焊 道，其特征在于，所述方法還包括： (3) 、在步驟（2)焊接修復(fù)完成后立即實(shí)施回火焊道的焊接，回火焊道的焊接選擇與堆 焊層材料牌號(hào)相同或相似的焊接材料； (4) 、在回火焊道的焊接完成并冷卻至室溫后，將回火焊道和修復(fù)焊道的余高打磨去 除，使修復(fù)后的區(qū)域表面達(dá)到原始狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：步驟（3)中焊接采用手工電弧焊或鎢極惰性氣體保護(hù)焊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：所述回火焊道的范圍超過修復(fù)焊道區(qū)域:T5mm長。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：回火焊道的厚度為:T5mm，焊接1~2層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：回火焊道焊接2層，焊接時(shí)，后焊焊道壓先焊道1/3~1/2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：步驟（3)中采用手工電弧焊，層間溫度控制在150°C ~250°C之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺 陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方法，其特征在于：步驟（3)中進(jìn)行焊接時(shí)對焊接熱輸入量進(jìn)行控制，所 述焊接熱輸入量通過前期的數(shù)值模擬計(jì)算或者試驗(yàn)獲得。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：對于5~10_的堆焊層，回火焊道的熱輸入量為5~15kJ/cm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：步驟（2)中，所述焊接采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，使修復(fù)焊道將打磨消缺 的區(qū)域完全填滿并留有廣2_的余高。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特別適于低合金鋼及碳鋼上堆焊層缺陷的現(xiàn)場焊接修復(fù)方 法，其特征在于：所述方法還包括焊后質(zhì)量檢驗(yàn)工序，具體包括目視檢測、液體滲透檢測、超 聲波檢測、現(xiàn)場金相檢測、硬度檢測以及殘余應(yīng)力測試。
【文檔編號(hào)】B23P6/00GK104084749SQ201410310603
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】趙建倉, 魯立, 王淦剛, 朱平, 楊佳, 成鵬, 遲鳴聲, 孫志強(qiáng), 陳忠兵 申請人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司