中速磨煤机堆焊修复用自保护药芯焊丝研制文献学习体会

文献概况与应用背景

本文出自西安建筑科技大学机电学院耐磨材料研究所付永红等人2011年发表于《热加工工艺》的研究成果。中速磨煤机是火力发电厂制粉系统的核心设备，其磨辊、磨盘等关键部件在煤粉研磨过程中承受剧烈的冲击和磨粒磨损，使用寿命往往较短。采用耐磨堆焊技术进行修复是延长设备寿命、降低维护成本的有效手段。该研究针对中速磨煤机堆焊修复的特殊需求，研制了一种自保护药芯焊丝，对于火电行业设备再制造具有重要实用价值。

焊丝配方设计与工艺性能

研究按照Fe-Cr-C合金系堆焊层的化学成分及力学性能要求，通过计算确定备选实验方案，经实验验证后确定最终配方。自保护药芯焊丝的核心优势在于无需外加保护气体，适合在工业现场进行堆焊修复作业，降低了设备要求和操作难度。

微观组织与耐磨机理分析

堆焊层微观组织主要由垂直于基材方向生长的(Cr,Fe)₇C₃初生碳化物和共晶组织构成。这种垂直生长的碳化物形态有利于抵抗磨粒切削，因为磨粒在切削过程中需要克服碳化物与基体界面的剥离阻力，而垂直排列的碳化物能有效阻止裂纹扩展。

堆焊层表面呈现细密网状裂纹，这一现象在高碳高铬铸铁堆焊层中较为常见。网状裂纹的形成与堆焊层的快速凝固及冷却过程中产生的热应力有关。虽然裂纹在微观上看似不利，但在磨粒磨损工况下，细密裂纹实际上有助于磨粒的嵌入和剥离，反而有利于提高耐磨性。

工程应用中的关键问题与对策

堆焊层裂纹控制

堆焊层表面细密网状裂纹虽然对耐磨性有一定贡献，但若裂纹过深或过密，可能导致堆焊层在冲击载荷下出现剥落。在实际应用中，建议采取以下措施：

1. 优化预热温度，将基体预热至150-200℃，降低冷却速率，减少热应力。
2. 控制层间温度，避免多层堆焊时因热输入过大导致裂纹扩展。
3. 选用合适的焊接参数，避免过大的热输入导致碳化物粗化。

耐磨性与韧性匹配

62 HRC的硬度在耐磨堆焊层中属于中高水平，但高硬度往往伴随低韧性。在中速磨煤机的实际工况中，磨辊承受周期性冲击载荷，若堆焊层韧性不足，可能出现脆性剥落。建议在配方优化时适当调整Cr、C含量，或在后续工艺中引入微量合金元素（如Mo、V）以提高碳化物的均匀性和韧性。

该研究为火电行业中速磨煤机的堆焊修复提供了一种经济实用的解决方案，自保护药芯焊丝在现场应用中的便利性优势尤为突出。