Оборудование для наплавки металла лентой

Наплавка - это метод сварки плавлением, при котором материал наносится на поверхность основного материала для достижения необходимых размеров и свойств.
Наплавка заключается в использовании тонкой широкой металлической полосы (наплавочной ленты) вместо проволоки как плавящегося электрода.

Наплавка в основном используется для восстановления внутренних поверхностей сосудов работающих под давлением и труб большого диаметра в нефтегазовой, атомной промышленности и сталелитейной промышленности.

Наплавка также используется для ремонта изношенных деталей, нанесение металлического покрытия требуется для изготовления ответственного технологического оборудования для эксплуатации под высоким давлением, придания устойчивости к высококоррозионным рабочим средам и повышения износоустойчивости деталей, подверженным сильному износу, например, роликов машин для непрерывного литья.

Наплавки можно производить большинством существующих процессов дуговой и электрошлаковой сварки, но для изделий с большой площадью поверхности предпочтительна наплавка лентой под слоем флюса или электрошлака благодаря значительно большей производительности.

Использование высоколегированных материалов для изготовления крупногабаритного оборудования нереально с финансовой точки зрения. Одним из решений для нержавеющей стали и других высоколегированных материалов, таких, как сплавы на основе никеля, является нанесение наплавленного покрытия на внутреннюю поверхность оборудования для обеспечения стойкости к коррозии и воздействию водорода. Плакировочный лист имеет тонкий слой дорогостоящего высоколегированного материала, который находится в контакте с коррозийной средой, в то время как менее дорогостоящий материал основы используется для придания необходимой прочности конструкции. Нанесение слоя высоколегированного материала может выполняться несколькими методами, включая двойную прокатку, сварку методм взрыва и наплавку. Наплавка дает разработчикам и производителям следующие преимущества: - Гибкость выбора из большого количества материалов, используемых в качестве основы. - Большой ассортимент проволоки/ ленты для нанесения в соответствии с различными условиями работы и требованиями обеспечения стойкости к различным коррозийным средам. - Возможность использовать сложные формы конструкции готовых компонентов оборудования. В оборудовании для нефтеперегонной и нефтехимической промышленности присутствует водород под высоким давлением и с высокой температурой. Водород при контакте с углеродом основного материала образует метан, СН4, который вызывает обезуглероживание, что в конечном итоге может привести к образованию трещин. Во время перерывов в работе оборудования и при охлаждении до температуру окружающей среды, водород может оставаться между материалом основы и наплавленным слоем. В локальных точках давление водорода может становиться очень высоким, настолько высоким, что наплавка может отделиться от основы, что приведет к нарушению соединения между ними. На практике подобные дефекты обнаруживаются с помощью ультразвуковой дефектоскопии, и если площадь дефекта составляет 5-10% от общей площади образца, сварочные работы забраковываются. Расходные материалы OERLIKON для наплавки разработаны с учетом требований стойкости к нарушению сцепления с основой и испытаны в соответствии с требованиями ASTM G 146. Два наиболее широко используемых сварочных процесса для наплавки -это дуговая сварка под флюсом (SAW) и электрошлаковая сварка (ESW). Требуемый окончательный химический анализ - например 347, 316L, 625, 825, должен быть достигнут обычно на расстоянии 3 мм от поверхности наплавленного металла. Важными факторами являются минимизация разбавления от плакировочного листа во время наплавки, а также глубина проплавления, что играет основную роль в получении окончательного химического анализа. Метод нанесения наплавленного • покрытия с помощью электрошлаковой сварки имеет существенно более высокую производительность наплавки и несколько более низкое разбавление по сравнению с методом дуговой сварки под флюсом. Низкое разбавление является важным преимуществом сварочного процесса электрошлаковой сварки по сравнению с методом дуговой сварки под флюсом, поскольку необходимый состав можно получить при нанесении одного слоя, например для состава серии 300. Есть возможность сэкономить нанесение одного слоя при наплавке для серии 600, при этом количество слоев зависит от необходимого максимального содержания железа.

В процессе наплавки лентой под флюсом энергия, необходимая для расплавления ленты и основного металла создается электрической дугой  между сварочной лентой и основным материалом под слоем флюса.
Флюс добавляется по обе стороны ленты. В основном преимущества дуговой сварки полосы являются:

Разбавление играет важную роль в процессе наплавки и определяет химический состав наплавленного металла. Степень разбавления - это количество основного металла, который расплавился и смешался с наплавленным металлом, в данном случае с металлом ленты для наплавки. Этот показатель является чрезвычайно важным. При повышенном разбавлении возможно получение несоответствующих физических и химических свойств наплавленного металла. Степень разбавления сильно зависит от силы тока, для снижения влияния разбавления, необходимо увеличить тепловложение. Для получения необходимых свойств наплавленного металла при выполнении промышленных сварочных работ необходимо тщательно контролировать все параметры сварочного процесса: силу тока, напряжение, скорость и температуру перехода. Сила тока и скорость наплавки оказывают существенное влияние на геометрию слоя. Увеличение скорости наплавки приводит к уменьшению толщины слоя и увеличению разбавления. Увеличение силы тока при постоянной скорости наплавки уменьшает разбавление.

Сила тока и «вылет» определяют степень нагрева ленточного электрода. При увеличении вылета скорость расплавления ленточного электрода увеличивается, что приводит к увеличению толщины слоя и уменьшению глубины проплавления и разбавления. Вылет электрода обычно варьируется в пределах 20-40 мм. Вылет электрода оказывает значительное влияние на степень разбавления наплавки основным материалом.

Перекрытие валика- это расстояние между кромкой ленты и кромкой предыдущего наплавленного валика. Для получения плавного наложения между двумя валиками сварного шва и получения гладкой поверхности сварного шва необходим тщательный контроль и корректировка перекрытия валика шва. Перекрытие регулируется в пределах'5-10 мм в зависимости от текучести наплавленного металла, типа флюса и толщины наплавленного валика. Общий принцип заключается в том, что чем больше толщина наплавленного валика, тем меньше должно быть перекрытие. На практике для электрошлакового процесса, для толщин валика около 4.5 мм необходимо перекрытие в пределах 8-10 мм. Использование дополнительных магнитных направляющих устройств также способствует получению плавного перекрытия с минимальным несовпадением высоты между валиками.

Глубина засыпки флюса регулируется с помощью флюсового бункера. Нормальным является значение 5 мм выше вылета электрода. При более высоком значении повышается расход флюса и излишки флюса могут мешать дегазации, что может привести к появлению отметин на поверхности сварного шва. При круговой плакировке и при использовании широкой ленты можно отрегулировать более высокое значение засыпки для снижения образования брызг и улучшения контроля расплавленного шлака.