高温阀门密封面的堆焊修复

1、第3期(总第116期2002年9月山西机械SHAN X I M A CH I N ER Y N o 13Sep 1文章编号:100828342(20020320057202高温阀门密封面的堆焊修复赵吉吉敏(太化股份合成氨分公司,山西太原030021摘要:根据高温阀门的工作状况,分析了密封面破坏开裂的原因,选择较为合理的堆焊工艺方法,修复了阀门。关键词:阀门;密封;堆焊中图分类号:T G 45712文献标识码:A收稿日期:2002203219作者简介:赵吉吉敏(19662,女,山西人,工程师,1987年毕业于太原工业大学焊接专业,本科。引言在化工企业中,各种不同类型、不同功能的阀门被广泛应用于生

2、产工艺的过程控制中。我公司15万吨 年合成氨生产的关键设备 316M 煤气发生炉上的高温煤锁阀门,位于在造气工艺生产中为煤气发生炉定时装入焦炭的入口,当阀门锁紧后能保证炉内产出的煤气基本无泄漏。因此,密封面质量的好坏直接影响着阀门的使用寿命。在生产使用过程中,由于密封面受到磨损、振动等经常发生开裂破坏引起阀门泄漏事故,造成停车,严重影响化工生产的长期稳定运行,而且加重了我厂的空气污染。为了保证合成氨生产的稳定运行,提高经济效益,本文从分析造成密封面破坏的原因入手,制定了有效合理的堆焊修复工艺,从而提高了阀门的质量,延长了阀门的使用寿命,取得显著的经济效益。1高温阀门密封面破坏的原因111堆焊层

3、摩擦磨损煤锁阀门在煤炭装炉时,密封口易粘着煤粒、沙子等,因此,阀门密封面承受磨料磨损。另外,该阀门密封面装煤后锁紧时,表面一般不进行润滑,金属金属间相对移动时,由于加工时存在尺寸误差和精度误差,两密封面凹凸不平,在摩擦过程中引起表面金属变形、局部高温焊合而撕裂或转移到另一面,从而产生粘着磨损,使表面破坏。因此,阀门密封面承受金属间的摩擦磨损。112热疲劳阀门工作环境恶劣,工作温度最高达到600。在开、停车过程中,承受反复的加热和冷却作用,使金属产生裂纹,发生热疲劳。113堆焊层脆性大经分析,阀门密封面堆焊材料合金系统为C r N i Si 型,堆焊焊条D 557,堆焊层组织为奥氏体。由于含硅量

4、较多,会引起固溶体塑性、韧性大大降低。同时,将在晶界析出脆性的硅化物,使堆焊层强烈脆化,在物料装炉时的冲击作用下开裂,严重时呈块状剥落。2堆焊方法选择煤气发生炉高温阀门堆焊层由于采用D 557焊条电弧焊方法堆焊,堆焊层脆性大,在磨损、冲击、高温热疲劳作用下,极易造成密封面损坏。同时,D 557焊条电弧焊劳动强度较大,劳动条件恶劣,制造成本高,制成品使用寿命短,因此,重新选择合适的堆焊方法是修复阀门的关键。近年来,我国在高温阀门堆焊方法上开始选用C r M n M o 合金系统,采用不锈钢焊丝和碱性烧结焊剂等焊接材料,堆焊金属为铁素体+少量马氏体双相不锈钢组织。这种堆焊工艺代表着高温阀门密封面堆

5、焊的方向,它具有阀门制造成本低,制造难度小,焊接性能好,使用寿命较长等优点。从阀门堆焊工艺方法分析,目前用于各类阀门密封面的堆焊工艺方法主要有:手工堆焊、埋弧堆焊、自动堆焊、非熔化极氩弧焊、粉末等离子堆焊、氧乙炔堆焊等。其中埋弧自动焊具有较高的熔敷率和一定的堆焊厚度,其稀释度高的缺点可以通过多层堆焊加以解决。根据国内现有堆焊设备、密封面焊材等现有条件,选择使用埋弧焊方法进行高温阀门的密封面修复是可行的。针对煤气发生炉煤锁阀门工作温度高、使用频繁、接触介质复杂等工况条件,为了得到高性能的阀门密封面,选用药芯焊丝埋弧焊工艺。目前国外都是采用埋弧自动焊制造阀门密封面,而且采用药芯焊丝、烧结焊剂的组合

6、,更容易达到阀门密封面的技术要求。3修复工艺311堆焊面预处理采用车削加工方法,车掉堆焊层及周围微裂纹。用M T 无损探伤方法,检查车削后的阀口,确认无裂纹。清理焊接区油污、铁锈及其它杂物。阀门本体焊前必须进行预热,预热温度150,采用热电偶测量温度。312堆焊31211堆焊工作层选用牌号为T ZY -95、 3药芯埋弧焊丝,碱性烧结焊剂HJ 1#新型焊接材料,M Z -1-1000埋弧焊机;采用直流反接方法堆焊工作层,尽量采用平焊位置,且保证3mm 5mm 加工余量。31212堆焊工艺参数焊接电流:I =240A 260A ;电弧电压:U =26V 28V ;送丝速度:v =17m h ;最

7、大线能量:E m ax =115kJ mm 。313质保措施做好焊前准备工作,保证焊接设备能正常运转,按照焊接参数操作。焊前焊剂应在300±50烘干2h ,焊丝表面上不得有油漆、油污等污物。堆焊过程应连续,中间不得停顿,堆焊层温度控制在100150。焊接时,采用多层、多道焊接技术,堆焊层为3层4层。焊接中要及时清理焊接熔渣。进行焊后热处理。由于堆焊层堆焊完毕后,焊层硬度高,留有焊接残余应力,因此堆焊完毕要进行300×2h 的后热处理。焊后热处理温度应保证580±20,并保温2h ,消除堆焊过程中产生的应力,均匀和调整堆焊层合金组织,并调整堆焊层硬度达到HB 314

8、HB 320。堆焊层金相组织为马氏体+铁素体。314切削加工阀门外观检查应无明显的咬肉、夹渣,按图纸技术要求切削加工密封口。315探伤检查用磁粉或着色探伤方法检查堆焊层,应无裂纹、气孔等焊接缺陷。经检验、验收合格后交付使用。4使用效果与经济效益实践证明,采用了上述修复工艺修复的阀门质量可靠,密封效果好,使用寿命大大延长,而且修复费用较低。每一个阀门密封面的修复费用为11000元,而采购一台新阀门需花费80000元。我公司造气车间共有此类阀门8台,这些阀门每年平均有4台因无法修复而更新,采用此法后,每年可节约采购阀门的资金约2716万元。在取得一定经济效益的同时,应用此法还将原来报废的阀门变为阀

9、体,可多次修复使用,降低了吨钢产量备件消耗,相应地减少了备件库存,从而减少了备件资金占用。同时,由于修复后的阀门密封效果好,减少了开停车次数,有效控制了生产中的跑、冒、滴、漏现象,减轻了空气污染,降低了合成氨生产的成本,为企业的节能降耗做出了贡献,其直接与间接的经济效益均十分可观。参考文献:1周振丰,张文1焊接冶金与金属焊接性M 1北京:机械工业出版社,19871The application of heap weld i ng to restore the surface seal of h igh tem perature valveZHAO Zhe -m i n(T aiyuan Chem ical Industry (Group Co 1L td 1,T aiyuan 030021,Ch ina Abstract :Based on the w o rk ing statu s of h igh temperatu re valve ,th is paper analyses the cau se of craze of su rface seal 1A