施工难易①
热影响区的硬化②
焊接前后的热处理③
焊接材料的选用④
焊接性的总合点⑤
13Cr不锈钢
高Cr不锈钢
Cr-Ni不锈钢
0Cr18Ni12Mo2
00Cr18Ni12Mo2
0Cr18Ni12Mo2Cu2
0Cr19Ni13Mo3
00Cr19Ni13Mo3
0Cr18Ni9Ti
0Cr18Ni10Nb
高Cr-Ni耐热
0Cr17Ni4Cu4B
高Cr-Ni耐热
0Cr17Ni7Al
① A-施工没问题;B-实用时一般无问题;C-施工上要注意;D-焊接施工困难。
② a -不显著可以使用;b-硬化显著,但可退火;c-有脆化现象,可热处理。
③ P -焊接前可以预热;SR-消除应力退火;FA-固溶化处理;SA-稳定化处理;AS-焊接后不经处理即可使用。
④ WB-与母材同型号的焊条;WA-奥氏体型焊条;WBA-比母材高一级的同型焊条。
⑤ 焊接性优良的应该满足5点,然后顺次减点 。一般焊接性总合点有5、4点,在焊接时问题很少。焊接性总合点为3点时则要预热。焊接性总合点只有2点时应尽量避免,或者在焊接过程中要严加注意
三、一般用途低合金钢
&&& 一般用途低合金结构钢包括：普通质量和优质低合金结构钢、普通质量低合金钢是指生产过程中不规定特别控制质量要求的供一般用途、优质、在生产过程中需要特别控制质量（例降低硫、磷含量、控制晶粒度，改善表面质量等）一般用途低合金钢结构钢牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三个部分按照顺序排列，根据GB/T1591-94低合金高强度结构钢牌号，化学成分及性能见表5-16和表
表5-16、低合金高强度结构钢牌号、化学成分
化&&& 学 &&&& 成&&&& 分 ，%
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
0.015-0.060
&&&&&&&&&& 表5-17、低合金高强度结构钢机械性能
屈服点бs,MPa
抗拉强度бb MPa
冲击功，AKV，（纵向），J
& 180&弯曲试验
&& d=弯心直径；
a=试样厚度（直径）
厚度（直径，边长）,mm
钢材厚度（直径），mm
&&& 在旧标准中低合金结构钢的牌号用两位阿拉伯数字和合金元素符号及数字表示，数字表示平均含碳量（以万分之几计）平均合金含量小于1.5%时，钢号中仅标明元素符号，不标明含量；平均合金含量为1.5-2.49%、2.5-3.49%时，相应写成品2、3&&其牌号、化学成分、性能见表5-18和表5-19。
&&&&&&&&&&&&&&&&表5-18、一般用途低合金结构钢牌号、化学成分（根据GB）
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 化学成分，%
0.015-0.050
0.020-0.050
0.015-0.050
0.015-0.050
0.015-0.050
0.010-0.020
&&&&&&&&&&&&& 表5-19、一般用途低合金结构钢机械性能（根据GB1591-88）
钢材厚度或直径
抗拉强度бsN/mm2
180C弯曲试验
d=弯心直径
a=试样厚度
V型冲击功（纵向），J
&30-100方、圆钢
50-100方、圆钢
&50-100方、圆钢
&&& 新旧低合金结构钢标准牌号对照见表5-20
表5-20、 新旧低合金结构钢标准牌号对照（参考件）
GB/T&& 1591-94
09Mn、V09MnNb、09Mn2、12Mn&
12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb
15MnV、15MnTi、16MnNb
15MnVN、14MnVTiRE
&&& 一般用途低合金结构钢由于合金元素作用，具有较高强度和韧性，工艺性能较好，生产成本低，应用广泛，大多直接使用，常用于铁路、桥梁、船舶、汽车、压力容器，常用作焊接结构件和机械构件等。
&&& 其它低合金钢
&&& 其它低合金钢包括普通质量、优质、特殊质量低合金钢这些钢也都是为某各专用产吕需要生产的专用钢。可焊接低合金高强度结构钢的优质钢有锅炉和压力容器用造船用、汽车用、桥梁用、自行车用低合金钢；还有特殊质量的核能用、压力容器用、舰船用、兵器用、保证厚度方向性能低合金钢。用作一般低合金钢筋钢的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、20MnNbb。还有铁道、矿用低合金钢等
一。什么是堆焊。
用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接法。通常用来修复磨损和崩裂部分。
堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。
&&&&&& 目前，生产中采用的堆焊方法非常多，现将几种堆焊方法的稀释率和熔敷速率对比如 下 所示。
1。几种堆焊方法特点比较
堆焊方法&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 稀释率（%）&&&& 熔敷速度（kg/h）
埋弧堆焊&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单丝&&&&&&&&&&&&&&&&& 30～60&&&&&&&&&&&&&&&& 4.5～11.3&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 多丝&&&&&&&&&&&&&&&&& 15～25&&&&&&&&&&&&&& 11.3～27.2
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 串联电弧&&&&&&&&&& 10～25&&&&&&&&&&&&&& 11.3～15.9
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单带极&&&&&&&&&&&&&& 10～20&&&&&&&&&&&&&&& 12& ～ 36
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 多带极&&&&&&&&&&&&&&& 8～15&&&&&&&&&&&&&&&&& 22 ～ 68
等离子弧堆焊&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 自动送粉&&&&&&&&&&&& 5～15&&&&&&&&&&&&&&&& 0.5～6.8
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 手工送丝&&&&&&&&&&&& 5～15&&&&&&&&&&&&&&&& 0.5～3.6
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 自动送丝&&&&&&&&&&&& 5～15&&&&&&&&&&&&&&&& 0.5～3.6
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 双热丝&&&&&&&&&&&&&&& 5～15&&&&&&&&&&&&&&&& 13～27
熔化极气体保护电弧堆焊其中：自保护电弧堆焊 10～40&&&&&&&&&&&&&&&&& 0.9～5.4
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 15～40&&&&&&&&&&&&&&&&& 2.3～11.3
带极电渣堆焊&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 10～14&&&&&&&&&&&&&&&& 15～75
&&&&&& 从可以看出，带极堆焊有较高的熔敷速度，等离子弧堆焊有较低的稀释率。近年来，在此基础上，研究工作者进一步开发了既高效又低稀释率的先进的带极堆焊技术和等离子弧堆焊技术
二。带极堆焊技术
1．宽带极电渣堆焊技术
（1）产生背景 石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。70年代，在该领域内，国内外大量采用了带极埋弧堆焊（SAW）技术。带极的宽度也从窄带向60mm、90mom、120mm、150mm的宽带方向发展。该技术在稀释率和熔敷速度上比丝极埋弧焊有了长足的进步，但随着压力容器日趋大型化、高参数化，促使堆焊技术向更优质更高效的方向发展。70年代初，德国首先发明，后被日、美、前苏联等国进一步完善的带极电渣堆焊技术由于它具有比带极埋弧难焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点，近年来在国内外得到迅速发展和较普遍的应用。
（2）技术内容和技术关键 带极电渣夫焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引现阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。为了获得稳定的电渣堆焊过程，有以下几个技术关键：
1）焊接电源。在电渣堆焊过程中，渣池的稳定性对堆焊质量影响极大，而电压的波动又是影响渣池稳定性的最关键因素，故希望堆焊过程电压波动最小，因此要求选用恒压特性的直流电源。此外，电源应具有低电压，大电流输出、控制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。电源的额定电流视所用带宽而异，一般对60mm&0.5mm带极，额定电流为1500A，90mm&0.5mm为2000A，120mm&0.5mm为25O0A。
2）焊剂。获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊焊剂的电导率需达2～3&O-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。目前国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40％，堆焊过程为电弧过程，在40％～50％范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50％后，可形成全电渣过程。CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。
&&&&&& 除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。目前满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（日本）、EST122（德国）、Sandvik37S（美国）；国产的SJ15、SHD202等等。
3）磁控装置。对于宽带极（带极宽度大于60mm）电渣堆焊，由于磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，随着带极宽度增加，堆焊电流增大，咬边现象越重，因此必须采用外加磁场的方法来防止咬边的产生（磁控法）。如图所示。同时必须合理布置磁极位置，选择合理的激磁电流大小，外加磁场太强或太弱均会影响堆焊焊道的成形（图2）。二个磁极的磁控电流应可分别调整。比如对于非预热的平焊位置的工件，当带极为60mm&0.5mm时，磁控装置的南、北极控制电流分别为1.5A和3.5A；对于90mm&0.5mm的带极则分别为3A和3.5A。
4）工艺参数的控制。采用合理的堆焊工艺参数是保证电渣堆焊过程稳定，焊缝质量良好的有效手段。影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。
① 精确控制焊接电压对带极电渣堆焊具有重要意义，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V之间优选。
② 焊接电流对带极电渣堆焊质量影响也较大。焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均随这增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，比如对&75mm&0.4mm的带极，电流可在A之间优选。
③ 随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～17cm／min。
④ 带级电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，一般推荐采用水平位置或稍带坡度（1&～2&）的上坡焊为宜。
⑤ 其他一些参数的推荐值为：带极伸出长度为25～35mm，焊剂厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。
（3）优缺点及应用范围 带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊比有以下优点：
1）熔敷效率高，在中等电流下，比埋弧焊高50％；
2）熔深浅而均匀，母材稀释率低，一般可控制在10％以下，比埋弧焊小一倍、单层堆焊即可满足性能要求。
3）堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，表面不平度小于0.5mm（埋弧堆焊时大于lmm）故表面无需机械加工，省料省时。
4）带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧难焊。
5）由于接头熔合区的碳扩散层窄，马氏体带宽度小，故接头熔合区性能优于带极埋弧堆焊。
&&&&&& 正由于带极电渣堆焊有上述优点，近年来国内外在加氢控制反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。
&&&&&& 由于电渣带圾堆焊自身的一些特点，它也有定的应用范围：
&&&&&& 带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件，推荐适用的工件最小直径和壁厚如下所示。
& 推荐适用于带极电渣堆焊的最小直径和壁厚
电极尺寸 最小基体厚度 最小曲面直径
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 外表面 内表面
60&0.5&&&&&&&&&&&& 40&&&&&&&&&&&&&&&&&& 250 450
90&0.5&&&&&&&&&&&& 80&&&&&&&&&&&&&&&&&& 500 900
三。电火花堆焊工艺在电厂关键部件修复应用
中国农业机械化科学研究院表面技术研究所汪瑞军黄小鸥
摘要：电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。本文采用电火花堆焊工艺成功修复汽轮机发电机转子密封段轴径磨损缺陷，并顺利通过两年半运行试验。另外还完成汽轮机汽缸密封面修复、热网循环主轴磨损面修复。到目前为止，采用该工艺已成功修复相关类型转子近二十根，相关部件几十件，获得巨大经济效益和社会效益。
关键词：电火花堆焊、电厂、磨损、修复
&&&&&& 电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。近二十年是我国电力发展史上发展最快，成就最大的时期。截止到1998年，我国电力装机容量达到277 289MW，全年发电量达11 576亿千瓦小时，全国大型火力发电厂（装机容量1000MW以上）已达68家[1]。
&&&&&& 随着电厂数量增加、单机容量和参数不断提高，机组维护、修复也日趋复杂重要。作为汽轮机发电机组心脏部件&&发电机转子，其运行精度高，运转速度快，制造成本高，一旦损坏，将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。曾采用热喷涂、氩弧焊、贴片机、电刷镀等多种工艺进行修复 [2]，但修复后的实际实用效果均不令人满意。
&&&&&& 本文采用中国农业机械化科学研究院表面工程技术研究所研制生产的DZ-1400型电火花堆焊设备（简称 ESD）对磨损的发电机转子密封段轴径现场修复，获得满意效果和成功经验，现已完成近二十根磨损转子轴径的修复，其中修复后运行时间最长的已超过两年半。实践证明，电火花堆焊工艺在电厂部件的修复中发挥重要作用，产生出巨大经济效益和社会效益。
2.发电机转子轴径的磨损[3]
&&&&&& 0.125mm。一但轴径磨损或拉伤，密封层中油压难以维持均衡，氢气就会泄露，轴径与瓦间密封层被完全破坏，转子的高速运转受到阻碍，严重时可导致机组不能工作。是转子轴径磨损后的示意电火花堆焊及相关工艺比较~为保证转子高速运行和冷却效果，转子轴与瓦间由氢气、油、水组成的三级密封层。运行中轴径与轴瓦的间隙保持在0.075电火花堆焊工艺有别于焊接、喷涂或元素渗入等工艺。简单地讲，是介于它们中间的工艺，间有焊接等工艺的一些特点，又有热输入量小、焊层与母材冶金结合等独特优点的工艺。在某些特殊要求应用上，电火花堆焊工艺弥补了其他工艺的不足（工作原理另文发表）。
1. 加工精度高
1. 适合现场处理
3. 保证原设计尺寸
1. 适合现场处理
1. 现场施工
3. 保证原尺寸
4. 结合强度高
5. 残余应力极小
1. 轴径尺寸减小
2. 需要重新配瓦、零件互换性差。
3. 周期长、费用高、现场处理难度大
1. 结合强度低
2. 镀层厚度有限
3.铜镀层耐磨性能差，且容易形成原电池腐蚀。
1.贴片层间孔隙率高
2.结合强度低&&效率较低温馨提示！由于新浪微博认证机制调整，您的新浪微博帐号绑定已过期，请重新绑定！&&|&&
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