截止阀的阀瓣堆焊工艺研究.docx

R骢黧愚m截止阀的阀瓣堆焊工艺研究郑州鼎盛工程技术有限公司(河南450001)王彦枝 河南泉舜流体控制科技有限公司(郑州450001)李广军【摘要】分析了在材料为zGl c r1 3的截止阀阀瓣上堆焊钴基硬质合金时出现的堆焊缺陷。基于焊 接工艺评定试验、焊接性能分析及出现问题后的工艺改进，堆焊裂纹的缺陷可以大幅度的减少甚至 消除。1概述时容易发生冷裂纹。 金属密封截止阀作为输送和切断流体介质组件表1ZGlCrl3材料化学成分(质量分数)()之一，在石油、化工、冶金和城市建设中得到了广CMnP SSiNiCrMo泛的应用。通过选用不同的材质，金属密封截止阀O15 l 004 004 15 l 115一14 005 可以适用于水、蒸汽、油品、硝酸、尿素和煤灰渣 堆焊材料为钴基硬质合金Stellite6，焊丝主要 等多种介质，因此开发新产品来确保产品质量和使化学成分如表2所示，常温硬度4045HRC，通常 用寿命显得尤为重要。 作为低合金耐热钢和低碳钢基体的堆焊材料。本焊密封面具有阀门“心脏”之称，是阀门最重要 丝材料具有良好的耐蚀、耐磨损性能及在540高 的工作面之一，承担了阀门的启闭工作，密封面的 温时具有良好的红硬性。在晶相组织中发现材料中 好坏直接影响着阀门的使用寿命，对于硬密封截止 含有大量的高硬度的碳化物，因此在焊接过程中 阀的密封副主要由阀瓣和阀座构成，为了确保密封 容易产生脆性裂纹。同时Stellite6的线膨胀系数比 面有更好的耐磨性和耐蚀性，常在阀座和阀瓣基体 ZGlCrl3的小。 上堆焊耐蚀合金或者耐磨合金焊条。本文中主要讨表2 Stellite6材料化学成分(质量分数)() 论在基体材料为ZG l Crl 3的阀瓣上堆焊钻基硬质合 CMnW Fb Si NiCrMo 金的焊接工艺及改进措施。 09一14 1046 3O2O3O2632 1O2焊接性分析 根据两种材料的化学成分和性能特点，可以初 (1)材料属性分析ZGlCrl3属于马氏体不锈步断定，在ZGlCrl3的母材上堆焊Stellite6易于开 钢，其与ASME A217A217M丰H当，材料的主要化裂。如果直接堆焊工艺失败，可以考虑堆焊过渡层学成分如表1所示。ZGlCrl3在阀门制造中，很多和堆焊隔离层的方法。 情况下作为中、低碳钢母材上的铁基硬质合金堆焊 3焊接工艺评定 材料被使用。ZGlCrl3与CF3、CF8M丰H比，经过(1)阀瓣结构特点如图l所示，截止阀阀瓣 适当的热处理，ZGICrl37更高的抗拉强度，且价随着通径的变大，密封面的外圆D，也变大，堆焊的 格较CF3、CF8M低廉，所以在石油化工设备中常宽度也变大，这样需要多层多道焊接来完成，焊 选用它作为阀体内件。由于马氏体不锈钢淬硬倾向接应力分布较复杂。在堆焊前应对待焊表面及近缝较大、易在热影响区引起开裂，因此马氏体钢焊接 区进行磁粉探伤，以确保带焊区域没有铸造缺陷。64；饿麓愁耋戮揣04：0赢石玉白“岛，咖，鲥口c口南参露少r净匆PL孤加工万方数据R骢鼹恶，选用国产A302焊条，焊丝直径为4mm，焊接 电流为110120A，在阀瓣上堆焊一层过渡层，预、热与后热后的焊缝未发现裂纹。、(2)堆焊工艺方法阀瓣尺寸较大时，首先D选择堆焊隔离层，焊接隔离层之前，需要对阀瓣D，进行预热100150C，焊接电流为140A，电弧电压 图I截止阀阀瓣堆焊后 2428V，焊接速度为1516cmmin，焊接过程始终 (2)焊接工艺方法的选择目前国内堆焊钴基保持阀瓣堆焊层间温度不低干预热温度，采用退位 硬质合金的方法多采用等离子弧焊、焊条电弧焊和法，以避开相邻焊道间起弧点与收弧点，焊接坡 钨极氩弧焊，前两种焊接方法效率较高，后两种焊 口形式如图2所示。隔离层堆焊完毕后进行外观检 接比较灵活。选择焊接方法的重要原则是高的熔敷测，然后对阀瓣堆焊部位进行去应力处理，并依据速度和低的稀释率。表3是根据我公司多年的经验积 阀门堆焊标准进行100的PT检测。 累，总结的各焊接方法的优缺点。表3焊接方法优缺点对比、， 焊接方法 稀释率 优点缺点焊条 生产成本低 D，向劳动强度大，生产效率低 电弧焊 应用较灵活D，钨极 生产成本低较低 劳动强度大，生产效率低 氩弧焊 应用较灵活图2截止阀阀瓣堆焊坡1331形式等离子 生产成本高应高劳动强度低，生产效率高弧焊 用较不灵活 对隔离层进行焊缝表面清理，清理干净后方焊接后检测按照焊接标准应进行渗透探伤、可进行Stellite6堆焊。根据钴基合金的焊条技术要 硬度和化学成分的检测。 求，焊接前根据阀瓣的尺寸大小，在炉子内预热到4试生产结果 300600C，焊后应在600700。C回火lh后再缓冷 通径为DNlOOmm的阀瓣未发生裂纹缺陷。 或将工件放入干燥或预热的沙箱内缓冷。在堆焊 通径为l 50250mm的阀瓣偶有开裂，开裂条数 前，为了消除裂纹，焊条须经150 6C烘焙Ih左右。为两条左右，这可以通过对缺陷打磨成V形坡口进 焊接时采用直流反接，小电流短弧堆焊，否则行补焊。会增加母材的熔深，降低堆焊钴基合金的性能，焊通径为300400mm自,O阀瓣开裂较为严重，部分 接速度为1516cmmin。其详细的焊接参数如表4阀瓣的开裂条数达6条左右，并且裂纹延伸到热影所示。 响区外，按照要求一般裂缝多于4条，可以视为零焊接完毕后立即进行消除应力热处理，热 件的报废。 处理后进行100的渗透探伤检测，检测标准为JB473052005 I级，最后对堆焊面进行硬度检5改进后堆焊工艺测。(1)堆焊工艺选择经过试件的焊接，鉴于大表4堆焊参数口径阀瓣需要多层多道焊接来完成，焊接应力分布预热温度 焊条 焊接电流A 电弧电压、，较复杂，焊接缺陷率较高，返工周期较长，成本较高，有时一次修整不能确保合格，导致产品报废风ECoCrA 120160 140190 150-2lo 150350险较高。由此采用在阀瓣上先堆焊隔离层，再堆焊ECOCrB 120160 140-190 1502102226200-400ERCoCrA的方法。隔离层的材料为AISl309不锈ECoCrC 120150 140-180 150-210300一600钢，该材料抗氧化性高，高温强度好，在加氢装置、核电管道和热交换器上都有应用，还可以用于为了提高劳动效率，降低劳动强度，确保均匀异种钢的焊接。的堆焊厚度和高质量的连续焊缝，我公司采用全自参露少r热加工甏戮搋渊65万方数据R苎毫暑鲁i思o，摇臂壳体堆焊耐磨材料的工艺试验鸡西煤矿机械有限公司(黑龙江1 581 00)吕凤雷采煤机截割部由摇臂、滚筒组成。摇臂壳体内 见堆焊范围大，会产生焊接应力和变形，影响壳体 安装电动机、齿轮、行星减速机构，由电动机直接 精加工尺寸精度。为此我们将壳体加工工艺路线设 驱动，经齿轮、行星减速传动，将动力传到割煤滚 计为：铸造一正火一粗加工一堆焊一热时效一半精 筒上完成落煤、装煤工作。摇臂壳体在井下直接与 加工一精加工。采取壳体粗加工后堆焊，之后再热 煤和矸石接触，工作环境十分恶劣，磨损严重。为 时效以消除焊接应力和变形的影响，稳定壳体精加 减小磨损，提高壳体使用寿命，决定在壳体表面堆 工后尺寸精度。焊耐磨合金。1壳体加工工艺路线确定 摇臂壳体外形及堆焊范围如附图所示，由图可动机械手焊接(见图3)，经过多次试验，焊接效率得到了显著的提高，质量有了保证。黎t摇臂壳体外形及堆焊范围示意2堆焊材料选用 摇臂壳体在煤和矸石作川F会产生冲击磨损。图3全自动焊接机械手为此我们选择能承受一定冲击载甜j：耐磨损的合金6结语材料，分别是D212、D65焊条，A径均为4mm。 对于小口径截止阀的阀瓣，严格控制焊接过D212是钛钙型药皮的铬钼型耐磨合金焊条，含y。程，尤其是要做好预热、后热工作，在ZGlCrl3基=0306，Wc，5，WM。4，遁川f单 体上直接焊接钴基硬质合金可以实现一次合格。层和多层堆焊各种受磨损的机件表面。D65足无渣 对于大口径截止阀的阀瓣，为了降低堆焊裂纹Cr-SiMoB