水泥工业用耐磨件堆焊通用技术条件

水泥工业用耐磨件堆焊通用技术条件

标准解读

标准起草组长单位：北京嘉克新兴科技有限公司刘振英博士

2011 年 11 月

目录

一、标准起草制定工作概况二、水泥行业立磨的应用情况三、标准稿的结构四、标准中的主要技术要求五、标准报批稿文本若干重点问题解读六、标准报批稿之外的几个重点问题的把握七、立磨耐磨件堆焊图片参考

一、标准起草制定工作概况

1 、工作进度情况汇报

标准审查会议时间： 2011 年 2 月。报批稿完成时间： 2011 年 3 月。现已上报工信部，预计今年底批准发布。

北京嘉克：《水泥工业用耐磨件堆焊通用技术条件》组长单位 2011 年 11月

2 、标准参与单位组长单位北京嘉克新兴科技有限公司

参编单位成都利君实业股份有限公司清华大学机械工程学院合肥中亚建材装备有限责任公司中信重工机械股份有限公司郑州机械研究所中国农业机械化科学研究院

3 、对标准技术水平的评价本标准所述完全能代表我国堆焊技术发展的较高水准。标准起草单位分别在立磨、辊压机主机生产、耐磨板制造方面或

者其耐磨件的堆焊制造 / 再制造方面拥有丰富的实践经验，部分参编企业在理论研究方面也颇有建树。

在 2011 年 2 月召开的标准审查会上，标准通过了来自科研院所、建材机械制造商、标准化管理部门、质检机构、大专院校、用户单位以及国内焊接、耐磨材料等方面的专家审查。

专家一致认为：该标准在起草过程中广泛征求和吸收了各方面的意见，技术内容详实、全面，结构合理，可行性强；标准中数据准确可靠，可操作性强；标准内容吸收和借鉴了国外先进经验，具有前瞻性、科学性和可操作性；与目前已经掌握的国内外同类产品技术指标进行分析对比和使用实践证明，本标准达到国内领先水平。


4 、立项背景

规范建材工业堆焊市场需要标准的出台规范堆焊施工技术要求、保证生产安全需要相

应的技术标准判定堆焊质量、提高行业整体水平需要有标准

为依据


5 、标准制定目的使相关企业能够有组织、有计划、有措施的贯彻执行标准，提升整个行业的技术水准，将标准规定的内容贯彻到生产、服务、使用等领域，促进行业耐磨件寿命的提高，做到提产、降耗、节能、环保

贯彻标准执行标准，推动这一领域内自主研发具有独立知识产权的耐磨材料、堆焊设备及工艺技术的快速发展


有效满足水泥行业的产品和市场需求 , 保证在最大限度内使用此标准，对标准涉及的产品和服务质量进行评定，提高服务质量，做到有法可依。

6 、标准的用途


统一行业标准，兼顾不同设备的差异体现“基本要求”，兼顾发展需要内容涵盖广泛，满足操作需要相关要求协调，术语规范明确

7 、标准编制原则


立磨耐磨件：磨辊套 / 磨辊衬板、磨盘衬板辊压机挤压辊耐磨复合钢板堆焊再制造堆焊再制造与与新品堆焊制造新品堆焊制造

8 、标准适用范围 ——详见应用实例（图片）


二、水泥行业立磨及其耐磨件堆焊的应用情况

生料立磨：根据 2008-2010 年国外水泥工业粉磨装备主要供应商

（ FLSmisth,Polysius,FCB,Loesche,Pfeiffer,UBE,KHD 等）销售业绩的大致统计，立磨占 81% ，辊压机终粉磨系统和联合粉磨系统占 12% ，球磨占 7% 。我国生料立磨的选用率大有提升。

煤磨：国外水泥厂煤粉制备主要选用立磨或风扫式球磨。从 2000

年至今，两者的选用率大致由 60 ： 40 发展为 80:20 。发达国家用立磨更多一些，约达 90% ；我国水泥厂立磨在煤粉制备前景也比较看好。

水泥磨：国际上最近 5 年新建生产线水泥粉磨系统对立磨的选用率约

达 70% ，我国 2009-2010 年水泥立磨选用率估计占 10-15% ，这种趋势还会逐步提升。


德国莱歇： LM 立式磨煤机Germany Loesche ： LM Roller Grinding Mills

德国 RM 公司：伯利休斯生料立磨Germany Krupp Polysius

丹麦史密斯公司： Atox 、 OK 生料立磨、矿渣立磨 Denmark F. L. Smith ： Atox 、 OK Roller Grinding Mills

德国非凡： MPS 生料磨、矿渣磨、煤磨Germany Phfeiffer ： MPS Roller Grinding Mills

沈阳重工 :MLS\MPF 立式磨煤机 China Shenyang Heavy Machinery Group

北京电力设备总厂： ZGM 立式磨煤机 China BPEG ： ZGM Roller

Grinding Mills

挤压辊堆焊案例


嘉克堆焊的挤压辊辊面使用一年后的效果

挤压辊堆焊案例


经由某公司堆焊的挤压辊使用过程中出现明显脱落

引用标准术语和定义技术要求检验方法技术文件及标志包装、贮存和运输

三、标准稿的结构


对堆焊方法的要求对堆焊材料的要求对堆焊设备的要求对安全和环境的要求再制造评估堆焊工艺评定堆焊质量及尺寸要求耐磨性能要求堆焊前后检测的要求

四、标准中的主要技术要求


五、标准报批稿文本若干重点问题解读

标准文本——• 对耐磨件旧品堆焊再制造前应对基体的残余寿命进行评估，当其满足继续使用要求时才能进行堆焊再制造；

• 当耐磨件旧品存在贯穿性裂纹、局部基体被磨穿、基体厚度过薄等可能导致其整体失效的缺陷时，不宜进行堆焊再制造。

1.关于再制造评估和预测


1 ）原则上，当耐磨件旧品的剩余厚度大于新品厚度的 55%时才能进行堆焊再制造。——这是我们经过数百例堆焊工程实践所总结的经验。

2 ）旧品寿命评估是通过对旧部件的剩余寿命进行评估，回答剩余疲劳寿命是否足够、能否再制造、能再制造几次的问题，是保证再制造毛坯质量的重要途径。

3 ）再制造产品的结构疲劳寿命以原工件疲劳寿命为基础，对耐磨件旧品堆焊再制造前应进行基体残余疲劳寿命评估，当其满足继续使用要求时才能进行堆焊再制造。

对“再制造评估和预测”的解读


4 ）再制造寿命评估主要通过堆焊再制造前的检测。对于耐磨件旧品，在堆焊前应采用渗透探伤、磁粉探伤或超声波探伤等方式对旧品的基体进行检测，以判断其可焊性和残余寿命。

5 ）再制造产品寿命预测是通过对再制造产品表面堆焊质量和服役寿命评估，保证再制造产品性能不低于新品。在实践中，堆焊再制造后的主要检测项目包括外观及尺寸检查、基体渗透探伤、堆焊层金相检验和硬度检验。

对“再制造评估和预测”的解读


标准文本——耐磨件堆焊后运行时间要求表

2. 关于耐磨寿命


影响工件耐磨性能的因素(1) 堆焊因素

金属材料的化学成分基体组织结构强度塑性和脆性碳化物的含量

对“耐磨寿命”的解读


影响工件耐磨性能的因素(2) 磨机因素

物料可磨系数物料成分变化磨机内风压大小磨机内磨辊、磨盘瓦等的安装间隙磨机结构



1 ）在生产实践和标准前期的调研中，我们发现，用户对于堆焊质量最为关心的问题不是焊材是进口还是国产，而是更关心堆焊后的耐磨性能是否达到预期。

2 ）在工程实践中，对堆焊再制造的磨辊、磨盘瓦的使用寿命承诺往往要以原工件的初次使用寿命为基础。

3 ）我国疆域广阔，地质情况复杂，而且各水泥厂家生料、熟料中的添加物不一，导致物料料质成分非常多样化，这给耐磨材料的适应性提出了非常高的要求。



4）堆焊服务厂家在实践中不断地探索，针对不同企业的情况进行分析论证，包括根据不同的工况条件、料质情况、耐磨要求、磨损部件的堆焊面积、堆焊部位、堆焊形状、堆焊工艺、堆焊时间等因素，和水泥企业一起研究个性化的材料和工艺、改进设备等，以解决用户具有一定难度的技术问题。

5 ）耐磨件的堆焊再制造结合了维修工程、表面工程、力学、摩擦学、材料学等多学科理论，因此其技术手段既有传统的作为主体的维修技术、表面工程技术，又发展了新兴的无损检测、寿命评估预测、质量控制等先进技术。

6 ）在耐磨材料开发和堆焊工艺、技术方面，我们还有很多具体细致的工作要做。



标准文本—— 4.6.2 应根据堆焊工艺评定结果，制订堆焊作业指

导书指导实际操作。 4.6.3 应以待焊工件的堆焊性能为基础，用堆焊工艺

评定来指导生产，不应把实际工件作为试验件。 4.6.4 耐磨件堆焊制造或再制造前均应进行堆焊工艺

评定。对于特殊形状的部件，还应按几何形状做机械性能试验。

4.6.5 堆焊工艺评定应进行的检验项目包括焊道外观检查、无损探伤、金相检验、硬度检验、磨料磨损试验、化学成分分析等。

3. 关于堆焊工艺评定


1 ）堆焊工艺评定的目的

以待焊材料的堆焊性能为基础，通过堆焊工艺评定可靠的技术条件试验来指导生产，避免把实际工件当做试验件的弊病。

验证拟定的堆焊工艺方案是否正确，能否达到产品技术条件所要求的质量标准。

根据堆焊工艺评定报告制订堆焊作业指导书指导实际堆焊工作。

关于“堆焊工艺评定”的解读


2 ）对于旧的耐磨件的堆焊再制造，由于其基材材质多种多样，差异很大，如果不做焊前的工艺评定而是采用同样的焊接材料和工艺，势必无法保证最终的堆焊质量，达到产品的运行技术要求。尤其对于特殊形状的部件，还应按几何形状做拉伸试验、弯曲试验以及压溃试验。

3 ）堆焊工艺评定中可选以下部分项目：焊道外观检查、无损探伤检查、弯曲试验、拉伸试验、抗压试验、冲击试验、金相检验、硬度检验、磨料磨损试验等。

4 ）焊接工艺评定不仅是焊接质量管理所要执行的关键环节或重要措施，也是反映一个单位施焊能力和技术水平高低的重要标志，是对堆焊企业技术实力、设备和人员实力的一种考验。

关于“堆焊工艺评定”的解读


标准文本——

对堆焊前检测的要求 4.9.1 耐磨件旧品堆焊前应采用渗透探伤（或磁粉探伤）、超声波探伤等方式对基体进行检测，以判断其可焊性和残余寿命。

4.9.2 对堆焊复合制造的耐磨件新品，焊前应采用超声波探伤。

对堆焊后检测的要求堆焊后的耐磨件成品应逐件检查。检查项目包括堆焊层

的尺寸、形状和裂纹，并进行基体渗透探伤、堆焊层金相检验和硬度检验。

4.关于堆焊质量检验方式和要求


1）质量检验直接关系到堆焊耐磨件的性能、寿命、安全性等，也是用户对堆焊项目验收的依据之一。

2）并不是每一个堆焊服务商均具备能满足需要的检验手段和能力，很多堆焊服务商不顾堆焊可能存在的风险，焊前焊后不做任何检验，由此给用户带来极大的安全隐患，也动摇了用户对堆焊技术的信任，搅乱了市场。

3）试图通过标准规定，提高整个行业包括用户对于堆焊检验的重视，进而通过有效的检验手段提高堆焊服务质量。

关于“堆焊质量检验方式和要求”的解读


关于硬度检验——标准文本

判定耐磨材料的硬度时，应在标准试板上试焊 3-5层，硬度平均值应达到洛氏硬度 HRC59 以上。

在实际工件上堆焊 10层以上时，检测到的洛氏硬度平均值可比在试板上测的硬度值低 HRC3~5 。

用手持式硬度仪在工件上检验硬度时，由于受到人为因素影响，允许按照 30%剔除检验到的最低值。



表面硬度检验


关于硬度检验

对硬度检验方式和数据采集的规定是为了通过标准来明确硬度值的认定，引导用户对于硬度测试方式和数值有一个正确的认识。

纠正以往简单的对“硬度达到 HRC58 以上”要求的各种误解。这种提法不仅是客观和科学的，而且对今后的堆焊实践会有很好的指导意义。



堆焊技术文件应包括的内容：

耐磨件旧品的基体材质成分、表面硬度、结构尺寸、磨损型线、堆焊前探伤情况的记录；

堆焊材料质量合格证明书；耐磨件堆焊工艺评定报告、堆焊工艺措施或作业指导书；耐磨件堆焊再制造后的外观检验和成品尺寸记录；堆焊层的金相检验、硬度检验、无损检验等报告。

5.关于堆焊技术文件


技术文件的完善将有利于质量的追溯、总结和提高，也是一个企业质量管理水平的体现。

本标准对技术文件提出要求，旨在规范生产工艺流程和管理，达到稳定堆焊质量的目的。

关于“堆焊技术文件”的解读


六、标准报批稿之外的几个重点问题的把握

讲解欧洲标准 BS EN14700:2005 中对耐磨堆焊材料性能介绍与使用选择情况

北京嘉克焊丝生产线情况介绍

北京嘉克耐磨堆焊材料金相组织图片

1. 堆焊材料介绍与选择


嘉克焊丝生产线


年产各种型号的耐磨堆焊药芯焊丝 3000吨





Metallographic phase diagram金相图 (x500) ——ARCFCW1015


Metallographic phase diagram 金相图(x500)——ARCFCW9996

9996 500倍

Metallographic phase diagram金相图 (x1000) )

——V100


1000倍

V-100 1000倍

造成堆焊断裂失效的原因：工件设计缺陷、铸造缺陷和堆焊缺陷。

如果堆焊后工件发生断裂，而工件本身无设计缺陷和外在缺陷，则考虑铸件的铸造质量，应检验铸件的冲击韧性。

当铸件的冲击韧性≤ 7J ，可以判定为铸件的冲击韧性不足导致堆焊层裂纹在该冲击韧性不足处扩展直至基体，从而引起工件断裂。

2. 堆焊质量评价 ——堆焊再制造断裂失效分析


堆焊后的工件可进行现场金相覆膜检验判定其金相组织。

立磨耐磨件自动堆焊后的金相组织类型应为莱氏体基体上分布着各向同性的共晶碳化物和二次碳化物，碳化物的面积含量应达到 65% 以上。

耐磨板堆焊层金相组织应为弥散分布的共晶碳化物和初始碳化物。

3. 堆焊质量检验 ——腹膜金相检验


4. 对焊接工作人员的职业技能要求

焊接技术人员：具备一定的专业技术水平和较丰富实践经验，熟悉并认真执行本标准，并结合实际情况编制工艺方案，负责记录、检查、整理技术资料。

堆焊施工人员：持有特种作业证书，施焊前应掌握堆焊设备的使用方法，了解耐磨件的结构和材料成分，熟悉堆焊材料的性能等，严格按工艺和技术措施施焊。

焊接检验人员：无损检验人员应具有Ⅱ级及以上检验资格，理化检验人员应具有相应检验项目的资格。


七、耐磨件堆焊图片参考


生料磨辊磨损后 Grinding Roller Serious abrasion


生料磨辊辊皮磨损后Grinding Roller Serious abrasion


Polysius57/28 生料磨辊磨损后Grinding Roller Serious abrasion


煤磨辊磨损后 Grinding Roller Serious abrasion


CP 彼得斯磨（主要用于磨煤、石膏） Grinding Roller Serious abrasion


Polysius57/28 磨辊离线堆焊后


UBE36.4 生料磨辊离线堆焊中


非凡 MPS5600BC 磨辊离线堆焊中


MPS3750B 磨辊离线堆焊


MPS3750B 磨辊辊皮离线堆焊后


Atox50 磨辊衬板及磨盘衬板离线堆焊


Polysius 57/28 磨辊离线堆焊


Polysius 57/28 磨盘离线堆焊后


LM 磨辊离线堆焊后


ATOX50 磨辊在线堆焊中


非凡 5000B磨辊在线堆焊中


Polysius 57/28 磨辊在线堆焊








Polysius 57/28 磨盘在线堆焊


在线堆焊中 HP983磨辊


磨辊在线堆焊中


在线堆焊后运行一段时间的 HP 磨辊


磨煤机磨盘在线堆焊施工中


磨煤机磨盘在线堆焊施工后


Polysius57/28 堆焊复合磨辊辊胎及成品


MLS4108 （中国二重）堆焊复合磨盘


UBE50.4 堆焊复合磨辊


ZGM113 复合煤磨辊辊胎及堆焊后成品


磨料磨损试验仪


金相分析仪


失效分析


超声波探伤设备


《水泥工业用耐磨件堆焊通用技术条件》标准编制工作组组长单位联系方式：

北京嘉克新兴科技有限公司

刘振英手机： 13901202047 办公电话： 010-62773390 传真： 010-62791894-819 E-mail ：[email protected]

郭俊娜手机： 15210645516 办公电话： 010-62791895 传真： 010-62791894-819 E-mail ：[email protected]


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标准编制工作组

2011 年 11 月


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