[發明專利]一種基于低熱輸入的補焊系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202210227217.0
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114473141A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王艷松;劉福廣;米紫昊;韓天鵬;李勇;楊二娟;楊蘭;李啟國;王德瑞;張磊;巴特爾;袁樹斌;羅樹林
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能伊敏煤電有限責任公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/235;B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明公開的一種基于低熱輸入的補焊系統及其工作方法，屬于在役低合金耐熱鋼再制造技術領域。包括氣動振動器、調節氣壓閥、空氣壓縮機、直流電焊機、電感器和開關；直流電焊機的正極與待補焊工件連接，電感器設在直流電焊機的正極與待補焊工件之間；直流電焊機的負極與開關連接，開關與氣動振動器連接，氣動振動器的振動頭與焊條連接，氣動振動器的進氣口與調節氣壓閥連接，調節氣壓閥與空氣壓縮機連接。本發明采用高頻電弧減小補焊熱輸入，能夠有效避免熱影響區組織的劣化、保障補焊部位的性能；不僅適用于低合金耐熱鋼的補焊，還可推廣用于高強鋼的補焊和金屬薄板的焊接，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于在役低合金耐熱鋼再制造技術領域，具體涉及一種基于低熱輸入的補焊系統及其工作方法。

背景技術

低合金耐熱鋼興起于20世紀30年代，其主要是在普通碳素鋼中加入Cr，Mo，V，Nb，Ti，B和W等合金元素制備而成的。與碳鋼相比，低合金耐熱鋼不僅具有優良的物理性能和加工工藝性能，而且具有良好的抗氧化性和高溫持久性。另外，低合金耐熱鋼中合金元素含量少，價格相對便宜，被廣泛地應用于電力、化工、石油和原子能等工業領域。盡管如此，在高溫環境下服役的低合金耐熱鋼結構件一旦出現局部損傷，在進行補焊修復后焊縫粗晶區的再熱裂紋問題將會嚴重影響結構件的安全運行。

當前，低合金耐熱鋼結構件的補焊往往采用手工電弧焊，焊接電流大，焊接熱影響區范圍寬，接頭粗晶區組織以粗大的板條貝氏體及粒狀貝氏體為主，有少量馬氏體組織，且粗晶區的硬度值較高。這類補焊焊縫的熱影響區在結構件后期服役過程中容易產生再熱裂紋，嚴重威脅著結構件的安全運行。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于低熱輸入的補焊系統及其工作方法，能夠減小補焊過程中的熱輸入，避免熱影響區組織的劣化，有效保障補焊部位的性能。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種基于低熱輸入的補焊系統，包括氣動振動器、調節氣壓閥、空氣壓縮機、直流電焊機、電感器和開關；直流電焊機的正極與待補焊工件連接，電感器設在直流電焊機的正極與待補焊工件之間；直流電焊機的負極與開關連接，開關與氣動振動器連接，氣動振動器的振動頭與焊條連接，氣動振動器的進氣口與調節氣壓閥連接，調節氣壓閥與空氣壓縮機連接。

優選地，電感器為低頻電感器。

優選地，氣動振動器的振動頭上設有接線柱，接線柱通過導線與開關連接。

優選地，氣動振動器的振動頭上設有角度可調的焊條固定裝置。

本發明公開的上述基于低熱輸入的補焊系統的工作方法，包括：

對待補焊工件的補焊區域進行清理，調節直流電焊機的參數，調節焊條與待補焊工件的距離和與待補焊工件表面的夾角；通過調節氣壓閥調節來自空氣壓縮機的氣體壓力，使氣動振動器的振動頻率達到預設值，依次打開直流電焊機和開關，開始補焊；氣動振動器帶動焊條在送進的同時按預設頻率振動，形成焊條與待補焊工件周期性的短路和放電，使焊條在較低電壓下熔化，并穩定地堆焊到補焊區域；電感器在焊條與待補焊工件接觸時，將系統中的電能轉化成磁能；在焊條與待補焊工件分離時，將儲存的磁能轉變為電能，該電能在焊條端部瞬間放電，使焊條在與待補焊工件斷開的時間內依然熔化進行補焊，補焊時的熱量更加集中于焊條端部。

優選地，對待補焊工件的補焊區域進行清理時，在待補焊工件的局部損傷處進行打磨，獲得補焊槽，對補焊槽表面及30mm范圍內處理至光亮無油污。

優選地，直流電焊機的焊接電流為110～150A。

優選地，空氣壓縮機的工作壓力為5～10MPa，調節氣壓閥調節后的氣體壓力為2～6MPa。

優選地，氣動振動器的振動頻率為20～50Hz。