堆焊技术在辊体表面、水轮机叶片和阀门密封等方面的应用及成果

4.2.1水泥行业中的再制造技术

水泥的生产工序为“矿石破碎粉磨→烧结→熟料破碎粉磨”，每一道工序的破碎粉磨工作都要由耐磨材料来完成。破碎过程是水泥生产中极其重要的环节。据不完全统计，我国水泥行业2007年生产水泥约13.5亿t，综合金属磨耗达到100g/t。每年我国水泥行业磨耗掉的耐磨材料达到10万t以上，而磨耗掉的部分平均只占部件原重量的5%～20%。如果把更换下来的部件报废，全部更换为新的部件，不但会给企业造成巨大的经济损失，增加采购费用，加重企业经济负担，而且部件的频繁更换又严重影响和制约水泥企业的正常生产。依靠表面耐磨堆焊的方法进行部件的表面预防护堆焊和已磨损部件的耐磨堆焊修复，从而使耐磨部件表面形成比原部件母材材质更加耐磨的堆焊层，并确保堆焊层与母材很好地结合成一个整体；可以显著增加设备的使用寿命，降低企业采购新部件的费用，降低更换部件的成本，为企业带来巨大的经济效益，实现水泥工业的“循环经济”和“绿色再制造”。

（1）在辊压机挤压辊耐磨堆焊方面的应用。郑州机械研究所研制的ZD系列堆焊材料，满足了市场辊压机各种形式修复的要求，尤其是埋弧药芯焊丝的批量生产，为辊子的再生性修复提供了技术支持。通过辊体表面的耐磨堆焊保护，辊体的使用寿命超过进口材料，达到8000h以上，基本满足了水泥生产的需要。该技术可节约辊体制造用材料，减少浪费，节约能源，同时也减少了设备制造过程中污染物的排放。通过不断科研创新，目前实现了辊压机辊体新辊制造、辊压机辊面离线恢复性大修和生产现场修复的在线辊面修复。图5-24所示为辊压机辊面离线进行恢复性大修。

图5-24 辊压机辊面离线进行恢复性大修

（2）在立磨磨辊及磨盘堆焊方面的应用。大型水泥厂原料立磨在剧烈磨损、冲击的工况下运行，制造综合技术高，目前国内仅有少数企业可以制造大型立磨磨机，大部分应用的是进口磨机。立磨最主要的易损部件是磨辊辊套及磨盘衬板。解决其磨损问题一般采用整体耐磨合金铸造（高铬铸铁或镍硬铸铁）或复合耐磨堆焊的方法制造磨辊辊套及磨盘衬板。由于磨辊辊套及磨盘衬板的价格昂贵，更换一套动辄百万元以上，因此无论采用哪种制造方法，磨损后的辊套及磨盘衬板都有必要进行耐磨堆焊修复。

郑州机械研究所经过多年的科研努力，已研制开发出ZD-0系列磨辊堆焊材料，并已批量生产。ZD1996-0焊丝用于新辊制造的过渡层堆焊，ZD901-0、ZD902-0、ZD903-0焊丝用于硬面堆焊。图5-25所示为用ZD-0焊丝堆焊制造的立磨磨辊。对立磨易损部件的耐磨堆焊修复，提高了设备运用寿命，减少了企业更换设备成本，符合节能减排的要求。

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图5-25 ZD-0焊丝堆焊制造的立磨磨辊

4.2.2 在电力行业中的节能减排技术

1.水轮机叶片堆焊 水轮机由于其复杂的工况条件，受汽蚀和泥沙磨损非常严重，是多年来严重影响水电站安全经济运行的突出问题之一。利用适当的堆焊修复工艺和耐磨材料，可以保证修复后的水轮机转轮叶片性能不低于新叶片性能，而修复费用远低于新购水轮机转轮的价格。郑州机械研究所研制了0Cr13Ni4-6Mo系列水轮机焊接专用马氏体不锈钢焊条、00Cr13Ni5Mo（ER415L）系列马氏体不锈钢焊丝。目前这些产品已广泛应用于国内大中型水电厂的机组维修中，以及水力发电设备制造厂的产品焊补及结构焊接生产中。其中0Cr13Ni4-6MoRe抗磨蚀焊条是一种较为理想的修复磨蚀用焊条。由于其综合性能优良，可明显改善过流部件磨蚀状况，缩短焊接工期，改善现场工作条件，减轻劳动强度，从而提高电站机组大修工作的综合效益。另外，其价格适中，所以完全可以取代以往广泛采用的A102、A132、D277等焊条。

水轮机叶片焊接及修复堆焊技术的应用，延长了水轮机叶片的使用寿命，减少了水轮机制造过程中对材料、能源的消耗，利于保护环境、节约能源。

2.电站管道阀门密封堆焊 电站阀门连接主蒸汽管道、热段再热蒸汽管道，对管道内气体或液态起控制作用。影响阀门使用寿命的主要因素是它的密封面抗磨抗汽蚀能力，密封面一旦损坏，阀门就起不到应有的作用。根据阀门的实际工况，选用适合的堆焊材料可以有效延长阀门的使用寿命，又可以节省贵重金属材料。阀门密封堆焊技术的研究与应用具有十分重要的经济价值和社会价值。

目前，国内部分企业采用焊条电弧焊对阀门密封面进行堆焊，但其堆焊效率低、质量差。为提高产品质量和阀门密封面性能，国内企业有针对性地研制了气体保护耐磨堆焊药芯焊丝。例如，郑州机械研究所通过在Cr13系列合金中加入适当的Mo、Nb等强化稳定性元素研制的气体保护耐磨堆焊药芯焊丝，已经在电站阀门密封面堆焊中进行了使用。效果显著，各项性能指标、成分指标均满足产品技术标准和使用要求。