水煤浆气化领域的工艺烧嘴工作环境十分恶劣,在高温、富氧和含硫腐蚀介质的条件下,服役一段时间就会在外喷头出口处出现放射状裂纹,裂纹逐渐加深将导致工艺烧嘴失效。为了节省成本,常常对工艺烧嘴的外喷头端面堆焊修复后继续使用,但由于堆焊工艺参数不合理,容易出现夹杂、气孔、裂纹等缺陷,堆焊修复后的工艺烧嘴寿命远低于原始件。因此采取合理的堆焊工艺及堆焊层材料,改善堆焊层微观组织,对于提高工艺烧嘴的使用寿命具有重要的工程应用价值。为了研究工艺烧嘴失效机理并提高工艺烧嘴修复后使用寿命,采用宏观观察、超景深显微镜、金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等方法对工艺烧嘴的失效机理进行了分析;基于正交试验设计法对采用TIG焊填同质焊丝工艺进行了优化;研究了超声振动对堆焊层显微组织和性能的影响;在UMCo50基材上堆焊Co-Cr-Mo-Si系合金粉末,研究了Co-Cr-Mo-Si系合金堆焊层的微观组织及性能。对失效工艺烧嘴的失效机理研究表明,不同的工作条件下工艺烧嘴的失效机理有所不同,1号烧嘴失效的机理是冲蚀磨损与应力腐蚀。2号烧嘴失效的机理是高温烧蚀与氧化-硫化腐蚀。通过正交试验对UMCo50堆焊工艺进行优化,筛选出的最佳堆焊工艺参数为焊接电流120A,堆焊速度12cm/min,层间温度50℃,堆焊层3层。采用该参数进行验证试验,堆焊层成形良好,经X射线检测后堆焊层内部无缺陷。在TIG堆焊过程中分别施加振幅为10μm、15μm、20μm的超声振动,对UMCo50堆焊层显微组织和性能进行研究表明,随着超声振幅在10～20μm范围内增大,堆焊层晶粒逐渐被细化,堆焊层中显微气孔逐渐减少,当振幅为20μm时,晶粒细化和除气效果最好。在不同超声振幅下堆焊层的物相组成均为α-Co（fcc）和ε-Co（hcp）,超声振动并未改变堆焊层的物相组成。超声振动能够提高堆焊层的硬度和高温耐磨性,但对堆焊层的耐热腐蚀性能不利,当振幅为20μm时,堆焊层硬度和高温耐磨性最高,耐热腐蚀性能最差。在UMCo50基材上堆焊Co-Cr-Mo-Si系合金粉末,堆焊层的物相组成除了α-Co和ε-Co,还出现了Co₃Mo₂Si和Co Mo Si等Laves相。与UMCo50的Co-Cr-Fe系堆焊层相比,Laves相的存在提高了Co-Cr-Mo-Si系合金堆焊层的硬度和高温耐磨性,由于Cr元素含量降低,其耐热腐蚀性能低于UMCo50堆焊层。