電站閥門的閥體密封面深孔堆焊工藝|資料

電站閥門的工況條件通常是540℃的高溫水蒸汽，因此閥門主體材質(zhì)選用25或12CrMoV，閥體密封面堆焊材料選用鈷基合金D802(STI6)焊條。D802對應(yīng)GB984標(biāo)準(zhǔn)中的型號EDCoCr—A，相當(dāng)于AWS中ERCoCr—A。D802材料可在高溫高壓下連續(xù)啟閉工作，具有優(yōu)良的耐磨性、抗沖擊性、抗氧化性、耐腐蝕性及抗氣蝕性。

AWS標(biāo)準(zhǔn)中的ERCoCr—A焊絲和填充絲熔敷的焊縫金屬特點(diǎn)是分布在鈷鉻鎢固溶體基體中由約13%的鉻碳化物共晶體網(wǎng)絡(luò)組成的亞共晶體組織。其結(jié)果是使材料具有抗低應(yīng)力磨損性能與抵抗某種程序沖擊所必要的韌性的完美結(jié)合。鈷合金具有良好的抗金屬一金屬間磨損的性能，特別是在高載荷狀態(tài)下的抗擦傷性能。基體中高的合金元素含量能提供極佳的抗腐蝕性和抗氧化性。鈷基合金不發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變，鈷基合金的熔敷金屬處于熱態(tài)(650℃以下)時，其硬度降低并不明顯，只有當(dāng)溫度升高到650℃以上時，硬度才明顯下降，當(dāng)溫度恢復(fù)到熱態(tài)以下時，其硬度又回復(fù)到接近原始的硬度。也就是當(dāng)母材進(jìn)行焊后熱處理時，密封面的性能不會損失。

電站閥門是在閥體中間孔部位用電焊的方法堆焊鈷基合金加工成閥座密封面，由于密封面處在閥體中間孔較深的位置，在堆焊時易產(chǎn)生夾渣和裂紋等缺陷。根據(jù)需要采用加工試件方法進(jìn)行深孔堆焊D802工藝試驗(yàn)。

在工藝試驗(yàn)過程中找出了易產(chǎn)生缺陷的原因。①焊材表面污染。②焊材吸濕。③母材及填充金屬內(nèi)含有較多雜質(zhì)和油污。④閥體焊接部位剛性大(特別是DN32～50mm)。⑤預(yù)熱及焊后熱處理工藝規(guī)范選用不當(dāng)。⑥焊接工藝參數(shù)選用不當(dāng)。⑦焊接材料選擇不當(dāng)?shù)取?

電站閥閥體在鈷基合金堆焊中產(chǎn)生裂紋的原因主要是閥體剛性大。在焊接過程中電弧形成熔池，向焊接部位不斷熔化加熱，而焊后溫度又快速下降，熔化金屬凝固形成焊縫。如果預(yù)熱溫度低，焊層溫度下降必然很快。在焊層快速冷卻情況下，焊層的收縮率快于閥體的收縮率，在這種應(yīng)力作用下很快使焊層與母材形成一種內(nèi)拉應(yīng)力，將焊層拉裂。在加工焊接部位時應(yīng)嚴(yán)禁出現(xiàn)尖角。

預(yù)熱溫度過低，在焊接過程中熱量快速散發(fā)。層間溫度過低，焊層冷卻速度過快對于堆焊材料來說是很不利的。焊材鈷基合金本身具有很高的紅硬性，在500～700℃工作時，硬度能保持300～500HB，但是其韌性低，抗裂性較差，容易形成結(jié)晶裂紋或冷裂紋，故焊前必須進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度視工件大小而定，一般預(yù)熱范圍取350-500℃。

焊接前焊條藥皮必須保持完好，避免吸濕。焊前在150℃下烘焙1h后放入焊條保溫筒內(nèi)。深孔堆焊坡口圓弧R角在工藝容許前提下盡量采用較大值，一般為R≥3mm。DN10～25mm小口徑閥體可在深孔底部用焊條全部滿焊，必須保證層間溫度≥250*(2，在中間收弧，收弧時應(yīng)慢速提起焊條。工件焊前進(jìn)爐(250℃)加熱至350十20℃，保溫1.5h后進(jìn)行施焊，每層焊完后清除焊渣。同時控制層間溫度≥250"C，堆焊全部完成后清除焊渣。閥體焊后必須立即進(jìn)爐(450℃)保溫，待本批或本爐焊畢升溫至710±20℃回火，保溫2h后隨爐冷卻，當(dāng)爐溫<250℃后空冷至常溫即可進(jìn)行后續(xù)加工。

DN≥32mm閥體應(yīng)將堆焊坡口加工成U形，來解決堆焊鈷基合金時產(chǎn)生剛性過大引起的收縮性不均勻的問題。在堆焊操作前，將工件清理干凈，工件進(jìn)爐(爐溫為250℃)，加熱至450～500℃，保溫2h，出爐施焊。先用鈷基合金焊條堆焊密封面，每層焊完后清除焊渣，同時須控制層間溫度≥250℃，堆焊全部完成后清除焊渣。再用奧氏體不銹鋼焊條(高Cr、Ni含量的不銹鋼焊條)將u形坡口焊滿。閥體焊接全部結(jié)束后立即進(jìn)爐(450℃)保溫，待本批或本爐焊接完畢后升溫至720±20℃回火。升溫速度150℃／h，保溫2h后隨爐冷卻，當(dāng)爐溫<250℃后空冷至常溫即可進(jìn)行后續(xù)加工(圖3)。這種工藝改進(jìn)對產(chǎn)品的性能沒有影響，用U形坡口完全可以消除閥體在堆焊鈷基合金時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的作用，并且奧氏體不銹鋼焊材的抗拉強(qiáng)度大，延伸率高，因此減少了焊接裂紋的產(chǎn)生，提高了產(chǎn)品的合格率。無損檢驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)品合格率達(dá)95%以上。

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