T CWAN 0093-2023 大型耐磨损件堆焊标准

ICS25.160.10

CCSJ33

团体标准

T/CWAN0093—2023

大型耐磨件硬面堆焊推荐工艺规范

Recommendedprocessspecificationforhardsurfacingweldingoflargewear-resistantparts

2023-03-29发布2023-05-01实施

中国焊接协会发布

T/CWAN0093—2023

大型耐磨件硬面堆焊推荐工艺规范

1范围

本文件规定了大型耐磨件硬面堆焊工艺相关的术语和定义、技术要求、工艺评定、质量检验方式和

要求，以及包装、贮藏和运输。

本文件适用于大型耐磨构件以及复杂结构件堆焊和修复。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于

本文件。

GB9448焊接与切割安全

GB15579.1弧焊设备第1部分：焊接电源

GB/T984堆焊焊条

GB/T2650焊接接头冲击试验方法

GB/T3375焊接术语

GB/T3609.1职业眼面部防护焊接防护第1部分：焊接防护具

GB/T6402钢锻件超声检测方法

GB/T7233.1铸钢件超声检测第1部分：一般用途钢铸件

GB/T7314金属材料室温压缩试验方法

GB/T9441球磨铸铁金相检验

GB/T12444金属材料磨损试验方法试块-试块滑动磨损试验

GB/T12470埋弧焊用热强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求

GB/T25774.1焊接材料的检验第1部分：钢、镍及镍合金熔敷金属力学性能试样的制备检验

GB/T25775焊接材料供货技术条件产品类型、尺寸、公差和标志

GB/T26955金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验

GB/T36034埋弧焊用高强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求

GB/T36037埋弧焊和电渣焊用焊剂

GB/T40740堆焊工艺评定试验

JB/T3223焊接材料质量管理规程

JB/T9218无损检测渗透检测方法

JC/T406水泥机械包装技术条件

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T/CWAN0093—2023

T/CWAN0006焊接材料可追溯信息化标识

T/CWAN0007焊接术语-焊接材料

T/CWAN0008焊接术语-焊接基础

DIN1690金属材料铸件交付技术规范

DIN8555堆焊焊条焊丝,药皮焊条,标记,交货技术条件

3术语和定义

GB/T3375、T/CWAN0007和T/CWAN0008界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1

硬面堆焊再制造remanufacturingofoverlayedwelding

指对磨损失效的耐磨件（如立磨磨辊套/磨辊衬板、磨盘衬板、辊压机挤压辊等）进行堆焊，使之

恢复原有尺寸和性能的施工方法。

3.2

堆焊复合制造compositemanufacturingbyoverlaying

指采用堆焊方法将耐磨材料熔覆于金属母体之上，达到设计要求的新品制造方法。

3.3

耐磨板堆焊制造overlayingforwearplate

指采用堆焊方法在金属基板上熔覆一定厚度耐磨材料的耐磨板制造方法。

3.4

在线堆焊on-lineoverlaying

将堆焊设备和堆焊材料运到立磨或辊压机设备现场，在耐磨件不拆出设备本体的情况下，使用焊接

材料进行堆焊，使耐磨件恢复原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.5

离线堆焊off-lineoverlaying

将立磨或辊压机的耐磨部件拆出设备本体，运到具备施工条件的场地，运用堆焊方式使耐磨件恢复

原有尺寸和性能的堆焊方法。

3.6

耐磨件失效failureofware-resistantpart

耐磨件在运行中丧失原有的功能

3.7

堆焊层厚度thicknessofoverlayinglayer

从基材与焊道之间的焊缝熔合线至堆焊层表面的距离。

4技术要求

4.1堆焊方法

4.1.1对于回转体耐磨件以及平面状态的耐磨件，宜采用自动堆焊的方法。

4.1.2无法实现自动堆焊的耐磨件可采用手工堆焊、半自动堆焊等方法。

4.1.3堆焊可采取离线堆焊方式或在线堆焊方式。

4.2堆焊材料

4.2.1堆焊前应对耐磨件基材的化学成分和力学性能进行检查，选择合适的堆焊材料，并符合堆焊后耐

磨件的使用性能。

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T/CWAN0093—2023

4.2.2堆焊材料的形态应便于自动化、机械化、连续的操作方式。

4.2.3堆焊材料应有制造厂的质量合格证书，其质量应符合GB/T25775和JB/T3223的规定。

4.2.4堆焊使用气体保护药芯焊丝时，药芯焊丝的质量应符合DIN8555-MF10-GF-60-G的要求；埋弧自

动焊时，焊剂与焊丝应参照GB/T12470或GB/T36034配套使用；焊剂的质量应符合GB/T36037的规

定；堆焊中使用的焊条应符合GB/T984的规定。

4.3堆焊设备及其辅助设备

4.3.1堆焊电源能保证长时间连续稳定工作。

4.3.2操作机能实现自动焊枪的上下、左右、前后方向移动。

4.3.3变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转。

4.3.4应根据耐磨件的结构形式制作工装卡具。

4.3.5在线堆焊时应保证工件与焊接电源有效连接，以确保其他部件不受损害。

4.4堆焊再制造评估

4.4.1对耐磨件旧品堆焊再制造前应对基体进行评估，当其满足继续使用要求时才能进行堆焊再制造。

4.4.2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。

4.5安全和环境

4.5.1堆焊工作应遵守安全、防护、防火等标准规范、规程的有关规定，不应对现场造成污染。

4.5.2根据现场待焊基体检测、堆焊设备安装、焊接工艺选择、层间温度控制、施工人员安全、检修停

工时间、备件情况等因素选择是否在线堆焊，通常在线堆焊次数不超过5次。

4.5.3焊接现场10m范围内不得堆放氧气瓶、乙炔瓶、木材及其他易燃物品；气瓶在使用过程中必须稳

固竖立或装在专用固定装置上，远离可能使其本身成为电路一部分的区域；在封闭空间内施工时，气瓶

及焊接电源必须放置在封闭空间的外面。

4.5.4焊接电缆应保证完整无损，其直径与所用焊接电流相匹配；在观察电弧时，应按照GB9448焊接

与切割的要求，必须使用带有滤光镜的头罩或手持面罩，或佩戴安全镜、护目镜或其他合适的眼镜，面

罩及护目镜必须符合GB/T3609.1的要求。

4.5.5所使用弧焊机的空载电压应符合GB15579.1的要求。

4.6焊前处理

4.6.1硬面堆焊再制造的焊前处理

4.6.1.1对磨损失效的磨辊套或磨辊衬板、磨盘衬板堆焊前应进行焊前处理，清除耐磨件待焊处的油污、

锈迹及其它杂物，通过气刨等方式去除耐磨件上存在的不牢固裂纹部分。

4.6.1.2对磨损失效的挤压辊堆焊前应进行焊前处理，用碳弧气刨等方式去除辊面上不完整的花纹层、

硬面层及疲劳层，去除部分应尽量少。处理过程中要注意辊面的平整和辊体椭圆度，处理后以适当方法

维持辊体的椭圆度≤3mm而后彻底清除辊面上的残渣和渗碳层，超声探伤确认无裂纹后清洗辊面并干

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燥，标准按DIN1690-UV3执行。

4.6.2堆焊新品复合制造的焊前处理

4.6.2.1堆焊前的立磨辊套或磨辊衬板、磨盘衬板铸造胎体应经机械加工，使其表面光亮平滑，见金属

光泽，无残余金属氧化层，尺寸符合堆焊设计要求。

4.6.2.2堆焊前的耐磨板应清理基材表面的灰尘、油污等，打磨掉表面锈迹，使基材表面光滑、平整。

4.6.3焊前预热

4.6.3.1立磨磨辊自动堆焊时，一般不需要进行焊前预热，但是当环境温度低于5℃，应考虑采取预热

措施，预热温度以20~40℃为宜。大型立磨辊套自动堆焊时，焊前构件整体预热温度需达到600～700℃，

确保不会引起辊套基体组织的变化而影响其力学性能的改变，可通过焊后缓冷防止白口及淬硬组织产生。

4.6.3.2辊压机挤压辊堆焊时应根据基体材质的碳当量来确定预热温度，在线焊时预热温度应低于

200℃。

4.7堆焊工艺

4.7.1堆焊前应编制堆焊工艺措施，堆焊工艺措施应包括以下内容：堆焊方法；堆焊操作人员要求；堆

焊使用的设备及工裝要求；堆焊材料的牌号、生产厂家、材料成分等；堆焊顺序及工艺参数；试验性焊

接的要求；要求的焊道形状；焊后检验要求。

4.7.2立磨耐磨件复合堆焊制造工艺

4.7.2.1立磨耐磨件可采用复合堆焊的方式制造，即以低碳铸钢铸造磨辊胎/盘瓦胎基体，采用堆焊过渡

层+喷焊表面层工艺：将堆焊结构钢焊丝熔覆于基体之上，获得与基层结合性能良好的过渡层；采用喷

焊工艺，获得高硬度、高耐磨性能及表面光洁的表面层。

4.7.2.2堆焊前基体须经严格的超声波探伤，标准按DIN1690-UV3执行。同时，进行100%渗透探伤或

磁粉探伤，标准按DIN1690-MS2执行，以确保基体不存在超标铸造缺陷，否则应先进行铸造缺陷的处

理。

4.7.2.3根据基材成份和成品耐磨性能要求，选择合理的堆焊材料作为打底层、过渡层和硬面层。

4.7.2.4堆焊前焊剂需进行（300～400）℃×2h烘干；焊条需进行（350～400）℃×2h烘干，然后放在

100～150℃的保温箱中随取随用，堆焊应根据相关标准和工艺评定编制焊接工艺指导书指导焊接实施，

常用焊接工艺方法按表1，推荐焊接工艺参数参见表2。

表1常用焊接方法

焊接方法焊丝直径/mm保护介质电源极性

自保护药芯焊丝

ϕ1.2、ϕ1.6、ϕ2.8、ϕ3.2—

熔化焊

直流反接

气体保护焊ϕ1.6、ϕ2.0、ϕ2.4CO2(或80%Ar+20%CO2)

埋弧自动焊ϕ2.4、ϕ3.2、ϕ4.0烧结焊剂

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表2推荐焊接工艺参数

焊接焊丝直径适用直径尺焊接电流电弧电压焊接速度焊道搭接

层间温度/℃

方法/mm寸/mm/A/V/(mm/min)/%

ϕ1.2100~30020~30

自保护

药芯焊ϕ1.6120~32022~32

—

丝熔化125~45030~50

ϕ2.8250~45027~34

焊

ϕ3.2350~50027~34

≤150140~22020~26

ϕ1.6150~300160~24020~30

≥300160~24020~30

气

体≤150240~30024~28

保ϕ2.0150~300240~32024~30110~15010~40

护

≥300240~34024~32

焊

≤150240~30024~28

150~250

ϕ2.4150~300240~32024~30

≥300240~34024~32

≤150220~30024~30

ϕ2.4150~300260~36026~32

≥300300~40026~32

埋

弧≤150260~32024~30

自ϕ3.2150~300280~38026~32350~55050~60

动

≥300300~40028~32

焊

≤150280~34024~32

ϕ4.0150~300300~40026~32

≥300300~40028~32

4.7.2.5耐磨堆焊后必须及时进行焊后热处理。为减少堆焊后引起的残余应力，避免产生裂纹，焊后先

保温，然后再装炉进行热处理。焊后热处理方式大体上可归纳为以下几条：一是对低碳低合金堆焊层可

在450-650℃范围内选择；若母材是经淬火、回火调质处理的，则焊后热处理温度不应高于其调质温度；

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对于高硬度合金堆焊材料而言，则应在上述温度范围选择某一特定温度范围进行焊后热处理。

4.7.3焊道形状可参考以下要求：宽8mm~14mm、高1.5mm~3mm，同一焊层的后一焊道覆盖前一焊

道的30%左右，下一焊层的焊道依次排列在上一焊层的两个焊道中间。

4.7.4焊接过程中若出现成形不良的焊缝，应使用角磨机对其进行打磨，然后再进行焊接。

4.8堆焊质量及尺寸要求

4.8.1立磨磨辊、磨盘瓦等高耐磨、中低冲击应力耐磨件的堆焊层可存在一定数量的横向裂纹，不应存

在贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷，表面平均硬度应达到HRC58~62。对于直径不大于5mm的不触及

母材的局部表面缺陷（如气孔、夹渣），可在打磨去除缺陷后进行表面局部补焊，对于触及母材或未触

及母材但直径大于5mm的缺陷，应将堆焊层去除到要求的范围，并按照原来的堆焊工艺进行重新堆焊。

4.8.2辊压机挤压辊硬面层和网格允许有裂纹，堆焊后其表面耐磨花纹可以有不同形式，如横条纹、十

字网格、菱形加硬质点、人字形花纹等。花纹的焊道要应直，边缘要应陡，表面平均硬度应应达到HRC

58~62。

4.8.3辊压机挤压辊堆焊再制造后，辊体表面圆度公差为±2mm。

4.8.4耐磨件的堆焊层与基材应有良好的熔合性，且表面平整，无明显的焊瘤和飞溅。焊道应平整光滑。

4.8.5耐磨板的标准厚度应符合表3的规定，堆焊层的厚度偏差不大于1mm。

表3堆焊层厚度与耐磨板厚度对照表

基板厚度/mm6810

堆焊层厚度/mm4，5，63，4，5，6，85，6，8，10

4.8.6堆焊再制造后的耐磨件应符合设计图纸尺寸的规定，堆焊后的外形尺寸公差应符合JB/T

50000.3-2007的规定。

4.9耐磨性能要求

4.9.1正常工况下，堆焊后耐磨件的保证运行时间应符合表4的规定。

表4耐磨件堆焊后运行时间表

耐磨件类别运行时间/h物料易磨性

矿渣立磨耐磨件≥2000

煤立磨耐磨件≥8000

矿渣邦德功指数20

水泥生料立磨耐磨件≥8000

煤哈氏指数75

水泥熟料立磨耐磨件≥2500

生料邦德功指数10

挤压辊（在线堆焊再制造后）≥4000

挤压辊（离线堆焊再制造后）≥8000

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4.9.2耐磨件完成堆焊再制造后，使用运行时间2000h内不应出现因堆焊层严重脱落而造成的耐磨件失

效。

4.10对基体内在质量要求

4.10.1耐磨件旧品堆焊前应采用无损探伤的方式对基体进行检测，以判断其可焊性和残余寿命。

4.10.2对堆焊复合制造的耐磨件新品，焊前应采用超声波探伤，铸件应符合GB/T7233.1的相关规定，

锻件应符合GB/T6402的相关规定。

4.11对堆焊后检测要求

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。

5堆焊工艺评定

5.1堆焊工艺评定范围

5.1.1堆焊工艺评定是对所选材料、堆焊工艺的合理性进行的全面评价。建材工业耐磨件中需以堆焊方

法实现熔覆结合的任何材料均应进行焊接工艺评定。对于特殊形状的部件，应按几何形状做弯曲试验或

脆环试验。

5.1.2对立磨磨辊套/磨盘采用抗压试验、金相检验和磨料磨损试验评定堆焊工艺。

5.1.3对挤压辊采用抗压试验、冲击试验、金相检验和磨料磨损试验评定堆焊工艺。

5.2堆焊工艺评定中的主要检验项目

5.2.1焊缝外观检查：焊缝表面有无未熔合、夹渣、弧坑和气孔。

5.2.2焊缝的无损探伤检查应依照JB/T9218进行。

5.2.3拉伸试验方法按GB/T25774.1进行。

5.2.4对承压、承重部件只要具备做冲击试样条件者，均应进行冲击试验。冲击试样尺寸及取样位置按

GB/T25774.1规定，试验参照GB/T2650执行。

5.2.5参照GB/T9441进行球墨铸铁金相检验，金相试样应按照GB/T26955规定制备并在一侧腐蚀，以

清晰显示熔合线、热影响区和各层焊道。

5.2.6按照GB/T40740进行硬度试验，硬度测量线应倾斜15度贯穿母材、热影响区和堆焊层，至少应

做5点硬度测量。

5.2.7按照GB/T12444进行磨料磨损试验。

5.2.8对于铸造母体材质为高铬铸铁或镍硬IV的立磨耐磨件，在堆焊再制造中