[发明专利]一种基于低热输入的补焊系统及其工作方法

说明书

本发明公开的一种基于低热输入的补焊系统及其工作方法，属于在役低合金耐热钢再制造技术领域。包括气动振动器、调节气压阀、空气压缩机、直流电焊机、电感器和开关；直流电焊机的正极与待补焊工件连接，电感器设在直流电焊机的正极与待补焊工件之间；直流电焊机的负极与开关连接，开关与气动振动器连接，气动振动器的振动头与焊条连接，气动振动器的进气口与调节气压阀连接，调节气压阀与空气压缩机连接。本发明采用高频电弧减小补焊热输入，能够有效避免热影响区组织的劣化、保障补焊部位的性能；不仅适用于低合金耐热钢的补焊，还可推广用于高强钢的补焊和金属薄板的焊接，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于在役低合金耐热钢再制造技术领域，具体涉及一种基于低热输入的补焊系统及其工作方法。

背景技术

低合金耐热钢兴起于20世纪30年代，其主要是在普通碳素钢中加入Cr，Mo，V，Nb，Ti，B和W等合金元素制备而成的。与碳钢相比，低合金耐热钢不仅具有优良的物理性能和加工工艺性能，而且具有良好的抗氧化性和高温持久性。另外，低合金耐热钢中合金元素含量少，价格相对便宜，被广泛地应用于电力、化工、石油和原子能等工业领域。尽管如此，在高温环境下服役的低合金耐热钢结构件一旦出现局部损伤，在进行补焊修复后焊缝粗晶区的再热裂纹问题将会严重影响结构件的安全运行。

当前，低合金耐热钢结构件的补焊往往采用手工电弧焊，焊接电流大，焊接热影响区范围宽，接头粗晶区组织以粗大的板条贝氏体及粒状贝氏体为主，有少量马氏体组织，且粗晶区的硬度值较高。这类补焊焊缝的热影响区在结构件后期服役过程中容易产生再热裂纹，严重威胁着结构件的安全运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于低热输入的补焊系统及其工作方法，能够减小补焊过程中的热输入，避免热影响区组织的劣化，有效保障补焊部位的性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种基于低热输入的补焊系统，包括气动振动器、调节气压阀、空气压缩机、直流电焊机、电感器和开关；直流电焊机的正极与待补焊工件连接，电感器设在直流电焊机的正极与待补焊工件之间；直流电焊机的负极与开关连接，开关与气动振动器连接，气动振动器的振动头与焊条连接，气动振动器的进气口与调节气压阀连接，调节气压阀与空气压缩机连接。

优选地，电感器为低频电感器。

优选地，气动振动器的振动头上设有接线柱，接线柱通过导线与开关连接。

优选地，气动振动器的振动头上设有角度可调的焊条固定装置。

本发明公开的上述基于低热输入的补焊系统的工作方法，包括：

对待补焊工件的补焊区域进行清理，调节直流电焊机的参数，调节焊条与待补焊工件的距离和与待补焊工件表面的夹角；通过调节气压阀调节来自空气压缩机的气体压力，使气动振动器的振动频率达到预设值，依次打开直流电焊机和开关，开始补焊；气动振动器带动焊条在送进的同时按预设频率振动，形成焊条与待补焊工件周期性的短路和放电，使焊条在较低电压下熔化，并稳定地堆焊到补焊区域；电感器在焊条与待补焊工件接触时，将系统中的电能转化成磁能；在焊条与待补焊工件分离时，将储存的磁能转变为电能，该电能在焊条端部瞬间放电，使焊条在与待补焊工件断开的时间内依然熔化进行补焊，补焊时的热量更加集中于焊条端部。

优选地，对待补焊工件的补焊区域进行清理时，在待补焊工件的局部损伤处进行打磨，获得补焊槽，对补焊槽表面及30mm范围内处理至光亮无油污。

优选地，直流电焊机的焊接电流为110～150A。

优选地，空气压缩机的工作压力为5～10MPa，调节气压阀调节后的气体压力为2～6MPa。

优选地，气动振动器的振动频率为20～50Hz。