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摘 要：碳弧堆焊技术作为堆焊技术、热熔焊技术的重要组成，它本身是一门传统高效的表面焊接方法，在近几年的应用中出现了许多研究成果。时至今日，这种堆焊技术在工矿企业被广泛应用，尤其是对各种大型设备的强化和修复工作的作用更加明显。本文从碳弧堆焊技术的概念入手，简单阐述了它在工矿企业的具体应用情况。
关键词：堆焊技术；工矿企业；机械设备；修复；碳弧堆焊技术
我国科学技术的飞速发展促使各种工矿生产机械与制造技术的不断提升，整个工矿生产加工机械朝着大型、安全、高效以及重型方面发展。但就工矿企业的有关设备具体运行状况进行分析，它在应用中经常会因为磨损及其他自然因素的影响而产生机械故障，零件破损等，以致设备局部零件出现失效的问题，为了能够更好的解决这些类似问题，工矿企业有关工作者一直致力于钻研相关修复和处理技术，碳弧堆焊技术便是这种时代背景下产生的一种新焊接技术，它的应用有效的提升了工矿企业生产效益、降低投资成本。
1 碳弧堆焊技术概述
近些年来，随着科学技术的发展和各种先进机械加工设备、工矿生产设备的不断涌现，对这些设备的机械零件修复技术也提出了新要求。堆焊作为当今常见的机械零件修复技术，已经广泛的应用在国内社会多个社会生产领域，碳弧堆焊技术作为堆焊技术的重要组成其作用和应用不容忽视。
1.1 堆焊技术分析
堆焊技术指的是以焊接技术为原理，在零件表面利用热熔媒介熔敷一层或者多层性能较好的材料而形成一个综合、复合结构的加工过程，它是焊接技术的重要分支，是热熔焊接的重要组成，也是金属晶内结合熔焊焊接新方法。在目前的堆焊技术应用中，它在特殊设备、材料方面有着良好的效果，它在改善工件性能、提高材料经济效益有着至关重要的意义，同似乎还对修复零件，增加零件的耐热、耐腐蚀、耐久性有着重要的意义，让材料获得更好、更优异的性能，从而为工矿企业的进一步发展作指导。
1.2 碳弧堆焊技术内涵
碳弧堆焊技术从字面理解，它就是采用碳棒作为电极的一种现代堆焊加工技术，它在应用中通常都是将石墨、碳棒等材料作为电极，这种做法的应用有效的提升了电焊导电性，让电焊设备获得更好、更高的熔点，从而加速焊接进度、提升焊接效果。
就目前工作实践发现，碳弧堆焊技术有着焊接方便、操作简单、灵活性强、成本低、设备利用简单的优势，且在焊接之前无需对工件表面进行处理，避免了传统焊接工作中出现的除锈、打磨、预热等工作内容，从而有效的减少了焊接中间环节，保证了焊接质量和进度，大大减少了零件修复成本、提升了工作效益。同时，碳弧堆焊技术的利用与传统焊接方法相比，它不采用耐磨焊条从而获取更高的合金含量，零件的硬度、刚度和耐磨性也得到有效的保证，碳弧堆焊技术的热能输出量也远远大于传统焊接方式，有效的保证了零件的整体性和耐久性。这一技术从二十世纪八十年代开始就受到全球工矿企业的重视，被美国、苏联、英国等发达国家广泛应用，成为当时煤矿、石油加工企业的排粉机、采矿机等对磨损要求高零件的重要修复方法，而在国内主要应用在水利、农业、电力等行业。
2 碳弧堆焊技术在工矿企业的具体应用
由于工矿企业的设备大多处于高温、强腐蚀、高压、大荷载的复杂工作环境中，因此这些产业中的设备经常会因为材料耐久性、刚度、强度以及腐蚀性的失效而出现故障，在这种情况下，埋弧堆焊技术的应用效果则非常良好，它有效的提高了工件表面的耐腐蝕、耐高温、抗氧化性能，为工矿产业的进一步发展做出了技术指导。
2.1 刮板输送机中的应用
2.1.1 碳弧堆焊技术操作。在刮板输送机的维修加工中，碳弧堆焊技术的利用是在中部槽中板四角的易磨损部位上放置预制的耐磨合金粉块，用碳弧堆焊的工艺方法使耐磨合金粉块熔化，并与基体（16Mn）熔合，从而形成高碳、高铬、含硼的高硬度耐磨合金堆焊层。该工艺方法的特点是设备简单、操作方便、易于掌握、成本低廉、冲淡率高、熔深大，适于煤矿现场中部槽的修复工作。与等离子喷焊相比，在得到同样化学成分、同样金相组织及同样硬度的堆（喷）焊层的前提下，碳弧堆焊不使用氢气，焊粉熔敷率高，熔深大，使有效耐磨厚度加大。具体的操作方法如图1：
如图1所示，1为碳弧堆焊设备电源；2为电流表；3为电压表；4为焊钳；5为石墨电极；6为合金粉快；7为中板。
2.1.2 具体应用。经过对16种合金成分的性能和可焊性试验，最后确定了Fe-05高铬含硼合金粉，其成分如表1。堆焊规范：焊接电流360～380A，空载电压68V，焊接电压24V，堆焊的时候，间1，25；堆焊合金粉块重259；试件尺寸200x100x4mm（As材料）。
从表1可看出，Fe-05合金经碳弧施焊后合金含量下降很多，说明了碳弧堆焊具有熔深大、冲淡率高的特点。但由于Fe-05合金粉块焊前含有较高的合金元素，故焊后仍保持有足够数量，可使堆焊层具有良好的耐磨性能。
2.2 在石化企业容器中的应用
压力容器的质量涉及石化企业的正常生产和设备的长周期安全运行。目前我国（包括引进的和国产的）在役压力容器，有一部分处于超期服役或带伤运行，从而对其检验和维修显得更加重要。经过对上海高桥石化厂丙烯腈车间氨中和塔中段环缝多处泄漏的现象进行失效分析，发现是由于采用大线能量（特别是埋弧焊）焊接后，焊接残余应力增大，导致晶粒粗化，耐蚀性降低，在中段酸性介质中，氯离子在含溶解氧的热水中加速作用而引起的应力腐蚀开裂。
结束语
总之，为了使碳弧堆焊材料优质高效化，碳弧堆焊方法先进化，努力开发制备出更智能化、专业化的碳弧堆焊设备，为我国工况产业发展做贡献，使我国碳弧堆焊技术走向世界，成为堆焊技术发展的强国。参考文献
[1]朱文东，刘仁培，潘攀.硼对铁基合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响[J].机械工程材料，2010（3）.
[2]王智慧，俞长丽，贺定勇.焊后热处理对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织和磨损性能的影响[J].材料热处理学报，2009（4）.
[3]余春堂.不同预热温度对ZG29MnMoNi基体堆焊热过程及组织性能影响的研究[D].重庆：重庆大学，2014.
作者简介：王作军（1968-），男，黑龙江哈尔滨人，高工，硕士，研究方向焊接材料与工艺。
关键词：堆焊技术；工矿企业；机械设备；修复；碳弧堆焊技术
我国科学技术的飞速发展促使各种工矿生产机械与制造技术的不断提升，整个工矿生产加工机械朝着大型、安全、高效以及重型方面发展。但就工矿企业的有关设备具体运行状况进行分析，它在应用中经常会因为磨损及其他自然因素的影响而产生机械故障，零件破损等，以致设备局部零件出现失效的问题，为了能够更好的解决这些类似问题，工矿企业有关工作者一直致力于钻研相关修复和处理技术，碳弧堆焊技术便是这种时代背景下产生的一种新焊接技术，它的应用有效的提升了工矿企业生产效益、降低投资成本。
1 碳弧堆焊技术概述
近些年来，随着科学技术的发展和各种先进机械加工设备、工矿生产设备的不断涌现，对这些设备的机械零件修复技术也提出了新要求。堆焊作为当今常见的机械零件修复技术，已经广泛的应用在国内社会多个社会生产领域，碳弧堆焊技术作为堆焊技术的重要组成其作用和应用不容忽视。
1.1 堆焊技术分析
堆焊技术指的是以焊接技术为原理，在零件表面利用热熔媒介熔敷一层或者多层性能较好的材料而形成一个综合、复合结构的加工过程，它是焊接技术的重要分支，是热熔焊接的重要组成，也是金属晶内结合熔焊焊接新方法。在目前的堆焊技术应用中，它在特殊设备、材料方面有着良好的效果，它在改善工件性能、提高材料经济效益有着至关重要的意义，同似乎还对修复零件，增加零件的耐热、耐腐蚀、耐久性有着重要的意义，让材料获得更好、更优异的性能，从而为工矿企业的进一步发展作指导。
1.2 碳弧堆焊技术内涵
碳弧堆焊技术从字面理解，它就是采用碳棒作为电极的一种现代堆焊加工技术，它在应用中通常都是将石墨、碳棒等材料作为电极，这种做法的应用有效的提升了电焊导电性，让电焊设备获得更好、更高的熔点，从而加速焊接进度、提升焊接效果。
就目前工作实践发现，碳弧堆焊技术有着焊接方便、操作简单、灵活性强、成本低、设备利用简单的优势，且在焊接之前无需对工件表面进行处理，避免了传统焊接工作中出现的除锈、打磨、预热等工作内容，从而有效的减少了焊接中间环节，保证了焊接质量和进度，大大减少了零件修复成本、提升了工作效益。同时，碳弧堆焊技术的利用与传统焊接方法相比，它不采用耐磨焊条从而获取更高的合金含量，零件的硬度、刚度和耐磨性也得到有效的保证，碳弧堆焊技术的热能输出量也远远大于传统焊接方式，有效的保证了零件的整体性和耐久性。这一技术从二十世纪八十年代开始就受到全球工矿企业的重视，被美国、苏联、英国等发达国家广泛应用，成为当时煤矿、石油加工企业的排粉机、采矿机等对磨损要求高零件的重要修复方法，而在国内主要应用在水利、农业、电力等行业。
2 碳弧堆焊技术在工矿企业的具体应用
由于工矿企业的设备大多处于高温、强腐蚀、高压、大荷载的复杂工作环境中，因此这些产业中的设备经常会因为材料耐久性、刚度、强度以及腐蚀性的失效而出现故障，在这种情况下，埋弧堆焊技术的应用效果则非常良好，它有效的提高了工件表面的耐腐蝕、耐高温、抗氧化性能，为工矿产业的进一步发展做出了技术指导。
2.1 刮板输送机中的应用
2.1.1 碳弧堆焊技术操作。在刮板输送机的维修加工中，碳弧堆焊技术的利用是在中部槽中板四角的易磨损部位上放置预制的耐磨合金粉块，用碳弧堆焊的工艺方法使耐磨合金粉块熔化，并与基体（16Mn）熔合，从而形成高碳、高铬、含硼的高硬度耐磨合金堆焊层。该工艺方法的特点是设备简单、操作方便、易于掌握、成本低廉、冲淡率高、熔深大，适于煤矿现场中部槽的修复工作。与等离子喷焊相比，在得到同样化学成分、同样金相组织及同样硬度的堆（喷）焊层的前提下，碳弧堆焊不使用氢气，焊粉熔敷率高，熔深大，使有效耐磨厚度加大。具体的操作方法如图1：
如图1所示，1为碳弧堆焊设备电源；2为电流表；3为电压表；4为焊钳；5为石墨电极；6为合金粉快；7为中板。
2.1.2 具体应用。经过对16种合金成分的性能和可焊性试验，最后确定了Fe-05高铬含硼合金粉，其成分如表1。堆焊规范：焊接电流360～380A，空载电压68V，焊接电压24V，堆焊的时候，间1，25；堆焊合金粉块重259；试件尺寸200x100x4mm（As材料）。
从表1可看出，Fe-05合金经碳弧施焊后合金含量下降很多，说明了碳弧堆焊具有熔深大、冲淡率高的特点。但由于Fe-05合金粉块焊前含有较高的合金元素，故焊后仍保持有足够数量，可使堆焊层具有良好的耐磨性能。
2.2 在石化企业容器中的应用
压力容器的质量涉及石化企业的正常生产和设备的长周期安全运行。目前我国（包括引进的和国产的）在役压力容器，有一部分处于超期服役或带伤运行，从而对其检验和维修显得更加重要。经过对上海高桥石化厂丙烯腈车间氨中和塔中段环缝多处泄漏的现象进行失效分析，发现是由于采用大线能量（特别是埋弧焊）焊接后，焊接残余应力增大，导致晶粒粗化，耐蚀性降低，在中段酸性介质中，氯离子在含溶解氧的热水中加速作用而引起的应力腐蚀开裂。
结束语
总之，为了使碳弧堆焊材料优质高效化，碳弧堆焊方法先进化，努力开发制备出更智能化、专业化的碳弧堆焊设备，为我国工况产业发展做贡献，使我国碳弧堆焊技术走向世界，成为堆焊技术发展的强国。参考文献
[1]朱文东，刘仁培，潘攀.硼对铁基合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响[J].机械工程材料，2010（3）.
[2]王智慧，俞长丽，贺定勇.焊后热处理对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织和磨损性能的影响[J].材料热处理学报，2009（4）.
[3]余春堂.不同预热温度对ZG29MnMoNi基体堆焊热过程及组织性能影响的研究[D].重庆：重庆大学，2014.
作者简介：王作军（1968-），男，黑龙江哈尔滨人，高工，硕士，研究方向焊接材料与工艺。