冷熔焊补修复技术与应用

赵继文 陶大勇 于 泳

吉林石化炼油厂 吉林吉林市

一、冷熔焊补技术

冷熔焊补技术也称保护熔丝焊补技术，仿激光焊技术。这项技术是借助冷熔焊补设备完成，主要由YJHB-2脉冲电源（图1）、焊枪、惰性气体、焊丝组成。焊补时利用电容器中的脉冲电能，释放于焊枪中的钨极，产生电弧（电弧温度6000℃），高温电弧将金属焊丝熔化，并由保护气体把熔化的金属滴液吹到被修补的工件表面，使其与工件表面熔结在一起，填平工件缺陷处，然后在经过机械修磨办法进行加工，从而达到修复后的精确尺寸要求。

图1 脉冲电源

1.冷熔焊补技术特点

（1）结合强度高。在焊补的过程中，焊丝与零件的焊接和普通的焊接一样，是完全冶金结合。由于配有惰性气体保护装置，焊接的强度与氩弧焊接是相同的，有极高的结合力。

（2）热输入低。在焊补的过程中，熔化的是焊丝，不熔化工件表面，由于采用点焊方式，每次焊接时间很短只有几十毫秒。不在工件表面上产生熔池，工件升温很小，不产生明显的热影响。所以焊补后的工件不退火、不变形、不变色、无咬边、无裂纹且应力小。

（3）焊补速度快。每分钟可焊补100mm3。

（4）焊补精度高。焊补量可以有效控制，焊补后加工修复量小，而且无气孔，无沙眼等缺陷。

（5）操作性能好。焊补时根据焊丝的直径及零件的材料选择焊接模式，可选择点焊或连续焊方式。氩气与焊枪于一体，保证焊补质量。配有检测变光屏面罩，保护操作者的眼睛，保证焊补效果。还设有组焊放丝装置，焊丝可根据需要，事先将焊丝组焊在工件表面，使焊接更加准确。另外，设备重量轻，方便灵活，可在现场焊补，免除对工件或待修设备分离解体工作。

2.适用范围

可焊补沟槽、裂纹、断裂、砂眼、研伤、孔洞、平面凹陷及棱角等。可修复，轴类零件、齿轮、壳体、阀体、轴孔、法兰、导轨、叶轮、叶片、活塞、缸套、键槽及管道等。可焊接碳钢、不锈钢、工具钢、镍铬合金、铝合金、铜、铸铜、铸铁等金属导体。

3.焊接基本参数

输入电源，弧焊输出（模式1～模式4），输出脉冲电流1～99A可调；输出脉冲时间1～99个脉冲/s可调；阻焊输出（单点或连续）：焊丝直径0.1～1mm可调；连续输出时脉冲频率：4挡可调（1Hz、2Hz、3Hz、4Hz）。

二、应用

石油化工企业的设备在运行过程中，由于高温、高压、腐蚀、振动、磨损等原因，使设备或零件发生损坏。如表面腐蚀、轴颈的磨损、划伤碰伤与裂纹等，对于出现的这些问题，过去都是采用焊接，粘接，刷镀加工等方法来修复，但是这些方法有很多弊端，比如，高温焊接会产生变形，裂纹，气孔等。粘接修补由于受到温度以及现场条件所限，粘接修复强度难以保证。刷镀，也存在镀层脱落等问题。采用机械加工方法，修复时间长，大型设备无法运输等。

1.修复除焦器活塞表面拉伤

吉林石化除焦器上的3个活塞表面拉伤多处，拉伤的沟痕深度0.3～0.5mm，长度80mm，为了尽快修复，在现场采用冷熔焊补技术进行了修复。对沟痕进行清洗去油污。用电动工具对沟痕进行修整，去除毛刺，使沟痕形成光滑规整的沟槽。焊补，采用0.8mm304焊丝进行焊补。焊补时采用功率模式3，输出电流25A，脉冲时间25个脉冲/s的工艺。焊补后的焊层高出厚表面1～2mm。修整，用电动工具对焊道打磨，留0.1～0.3mm的研磨量，再用事先加工好的研具对焊道进行研磨至要求精度。只用4h就完成了修复任务。

2.修复阀杆研伤

原油储罐阀门阀杆意外严重研伤发生泄漏，阀杆的研伤面积是阀杆面积的1/3，根据生产需要，必须在短时间内修复。用冷熔焊补的方法，在12h内修复了阀杆。阀杆直径50mm，研伤宽度40mm，长650mm,深1.5～3mm，经前处理后，用2台焊补设备，用直径0.8mm不锈钢焊丝进行焊补，焊补时采用功率模式3，输出电流30A，脉冲时间25个脉冲/s的工艺。焊补后的焊层高出表面1～2mm。然后用电动工具修整，留有一定的研磨量研磨至要求。焊补修复后的阀杆经2年多的使用效果一直非常好。

3.修复高压法兰

石化企业高温高压管道上的法兰密封面的精度要求非常高，但是由于在极端条件下运行，法兰密封面经常受到损坏。例如腐蚀的坑点，冲蚀的沟槽，碰撞的伤痕等。过去的修复方法多以更换为主。自从掌握了冷熔焊补方法后，采用现场修复，取得显著成效。仅2012年在吉林石化大检修中就修复了高温高压法兰50多对，为检修赢得了时间。焊补用0.8mm的316焊丝，采用功率模式3，输出电流30A，脉冲时间30个脉冲/s的工艺，焊补后进行修整至要求。

4.修复出料泵裂纹

出料泵在运行中出现裂纹，长度达200mm，修复难度非常大，因没有备用设备，只能对设备进行抢修，采用冷熔焊补技术进行抢修。修复中首先将裂纹用电动工具进行修整，磨深磨宽裂纹，因裂纹较长容易产生应力和变形，在焊补时先均匀地在裂纹长度上焊接5个连接点，然后采用功率模式3，输出电流25A，脉冲时间25个脉冲/s的焊补模式进行焊补。焊补后经打压实验合格，仅用3h就完成了抢修任务。

5.修复减速机

减速机轴密封位置磨损，漏油严重，因拆卸困难，现场对磨损的轴进行焊补修复，焊补时选用YJE-D12H直径0.8mm焊丝，采用功率模式3，输出电流30A，脉冲时间25个脉冲/s的焊补工艺。焊补后用电动工具对焊补后的焊口进行初步修整，再用专用研具研磨，使表面的粗糙度达到了要求，保证了修复的质量。

6.修复汽轮机轴（图 2）

汽轮机轴颈发生磨损，过去都要运到外地采用激光焊补的方法修复。由于生产急需，应用冷熔焊补的方法，将汽轮机轴两端磨损0.5mm的轴颈，仅用两天时间就修复完成，满足了用户的需要。用直径1.2mm高硬度耐磨焊丝，按功率模式4，输出电流38A，脉冲时间38个脉冲/s的工艺进行焊补。焊补后用外圆磨床进行磨削加工。

上述的实例，说明了冷熔焊补技术在零件修复领域中，显露出了先进性、实用性。目前已经成为快速维修工作中的重要手段。冷熔焊补技术的推广、应用，将会给企业创造更多价值。

图2 修复汽轮机轴修复