截止閥的閥瓣堆焊工藝研究.docx

R驄黧愚m截止閥的閥瓣堆焊工藝研究鄭州鼎盛工程技術有限公司(河南450001)王彥枝 河南泉舜流體控制科技有限公司(鄭州450001)李廣軍【摘要】分析了在材料為zGl c r1 3的截止閥閥瓣上堆焊鈷基硬質合金時出現(xiàn)的堆焊缺陷?；诤?接工藝評定試驗、焊接性能分析及出現(xiàn)問題后的工藝改進，堆焊裂紋的缺陷可以大幅度的減少甚至 消除。1概述時容易發(fā)生冷裂紋。 金屬密封截止閥作為輸送和切斷流體介質組件表1ZGlCrl3材料化學成分(質量分數(shù))()之一，在石油、化工、冶金和城市建設中得到了廣CMnP SSiNiCrMo泛的應用。通過選用不同的材質，金屬密封截止閥O15 l 004 004 15 l 115一14 005 可以適用于水、蒸汽、油品、硝酸、尿素和煤灰渣 堆焊材料為鈷基硬質合金Stellite6，焊絲主要 等多種介質，因此開發(fā)新產品來確保產品質量和使化學成分如表2所示，常溫硬度4045HRC，通常 用壽命顯得尤為重要。 作為低合金耐熱鋼和低碳鋼基體的堆焊材料。本焊密封面具有閥門“心臟”之稱，是閥門最重要 絲材料具有良好的耐蝕、耐磨損性能及在540高 的工作面之一，承擔了閥門的啟閉工作，密封面的 溫時具有良好的紅硬性。在晶相組織中發(fā)現(xiàn)材料中 好壞直接影響著閥門的使用壽命，對于硬密封截止 含有大量的高硬度的碳化物，因此在焊接過程中 閥的密封副主要由閥瓣和閥座構成，為了確保密封 容易產生脆性裂紋。同時Stellite6的線膨脹系數(shù)比 面有更好的耐磨性和耐蝕性，常在閥座和閥瓣基體 ZGlCrl3的小。 上堆焊耐蝕合金或者耐磨合金焊條。本文中主要討表2 Stellite6材料化學成分(質量分數(shù))() 論在基體材料為ZG l Crl 3的閥瓣上堆焊鉆基硬質合 CMnW Fb Si NiCrMo 金的焊接工藝及改進措施。 09一14 1046 3O2O3O2632 1O2焊接性分析 根據兩種材料的化學成分和性能特點，可以初 (1)材料屬性分析ZGlCrl3屬于馬氏體不銹步斷定，在ZGlCrl3的母材上堆焊Stellite6易于開 鋼，其與ASME A217A217M豐H當，材料的主要化裂。如果直接堆焊工藝失敗，可以考慮堆焊過渡層學成分如表1所示。ZGlCrl3在閥門制造中，很多和堆焊隔離層的方法。 情況下作為中、低碳鋼母材上的鐵基硬質合金堆焊 3焊接工藝評定 材料被使用。ZGlCrl3與CF3、CF8M豐H比，經過(1)閥瓣結構特點如圖l所示，截止閥閥瓣 適當?shù)臒崽幚?，ZGICrl37更高的抗拉強度，且價隨著通徑的變大，密封面的外圓D，也變大，堆焊的 格較CF3、CF8M低廉，所以在石油化工設備中常寬度也變大，這樣需要多層多道焊接來完成，焊 選用它作為閥體內件。由于馬氏體不銹鋼淬硬傾向接應力分布較復雜。在堆焊前應對待焊表面及近縫較大、易在熱影響區(qū)引起開裂，因此馬氏體鋼焊接 區(qū)進行磁粉探傷，以確保帶焊區(qū)域沒有鑄造缺陷。64；餓麓愁耋戮揣04：0贏石玉白“島，咖，鰣口c口南參露少r凈匆PL孤加工萬方數(shù)據R驄鼴惡，選用國產A302焊條，焊絲直徑為4mm，焊接 電流為110120A，在閥瓣上堆焊一層過渡層，預、熱與后熱后的焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋。、(2)堆焊工藝方法閥瓣尺寸較大時，首先D選擇堆焊隔離層，焊接隔離層之前，需要對閥瓣D，進行預熱100150C，焊接電流為140A，電弧電壓 圖I截止閥閥瓣堆焊后 2428V，焊接速度為1516cmmin，焊接過程始終 (2)焊接工藝方法的選擇目前國內堆焊鈷基保持閥瓣堆焊層間溫度不低干預熱溫度，采用退位 硬質合金的方法多采用等離子弧焊、焊條電弧焊和法，以避開相鄰焊道間起弧點與收弧點，焊接坡 鎢極氬弧焊，前兩種焊接方法效率較高，后兩種焊 口形式如圖2所示。隔離層堆焊完畢后進行外觀檢 接比較靈活。選擇焊接方法的重要原則是高的熔敷測，然后對閥瓣堆焊部位進行去應力處理，并依據速度和低的稀釋率。表3是根據我公司多年的經驗積 閥門堆焊標準進行100的PT檢測。 累，總結的各焊接方法的優(yōu)缺點。表3焊接方法優(yōu)缺點對比、， 焊接方法 稀釋率 優(yōu)點缺點焊條 生產成本低 D，向勞動強度大，生產效率低 電弧焊 應用較靈活D，鎢極 生產成本低較低 勞動強度大，生產效率低 氬弧焊 應用較靈活圖2截止閥閥瓣堆焊坡1331形式等離子 生產成本高應高勞動強度低，生產效率高弧焊 用較不靈活 對隔離層進行焊縫表面清理，清理干凈后方焊接后檢測按照焊接標準應進行滲透探傷、可進行Stellite6堆焊。根據鈷基合金的焊條技術要 硬度和化學成分的檢測。 求，焊接前根據閥瓣的尺寸大小，在爐子內預熱到4試生產結果 300600C，焊后應在600700。C回火lh后再緩冷 通徑為DNlOOmm的閥瓣未發(fā)生裂紋缺陷。 或將工件放入干燥或預熱的沙箱內緩冷。在堆焊 通徑為l 50250mm的閥瓣偶有開裂，開裂條數(shù) 前，為了消除裂紋，焊條須經150 6C烘焙Ih左右。為兩條左右，這可以通過對缺陷打磨成V形坡口進 焊接時采用直流反接，小電流短弧堆焊，否則行補焊。會增加母材的熔深，降低堆焊鈷基合金的性能，焊通徑為300400mm自,O閥瓣開裂較為嚴重，部分 接速度為1516cmmin。其詳細的焊接參數(shù)如表4閥瓣的開裂條數(shù)達6條左右，并且裂紋延伸到熱影所示。 響區(qū)外，按照要求一般裂縫多于4條，可以視為零焊接完畢后立即進行消除應力熱處理，熱 件的報廢。 處理后進行100的滲透探傷檢測，檢測標準為JB473052005 I級，最后對堆焊面進行硬度檢5改進后堆焊工藝測。(1)堆焊工藝選擇經過試件的焊接，鑒于大表4堆焊參數(shù)口徑閥瓣需要多層多道焊接來完成，焊接應力分布預熱溫度 焊條 焊接電流A 電弧電壓、，較復雜，焊接缺陷率較高，返工周期較長，成本較高，有時一次修整不能確保合格，導致產品報廢風ECoCrA 120160 140190 150-2lo 150350險較高。由此采用在閥瓣上先堆焊隔離層，再堆焊ECOCrB 120160 140-190 1502102226200-400ERCoCrA的方法。隔離層的材料為AISl309不銹ECoCrC 120150 140-180 150-210300一600鋼，該材料抗氧化性高，高溫強度好，在加氫裝置、核電管道和熱交換器上都有應用，還可以用于為了提高勞動效率，降低勞動強度，確保均勻異種鋼的焊接。的堆焊厚度和高質量的連續(xù)焊縫，我公司采用全自參露少r熱加工甏戮搋淵65萬方數(shù)據R苧毫暑魯i思o，搖臂殼體堆焊耐磨材料的工藝試驗雞西煤礦機械有限公司(黑龍江1 581 00)呂鳳雷采煤機截割部由搖臂、滾筒組成。搖臂殼體內 見堆焊范圍大，會產生焊接應力和變形，影響殼體 安裝電動機、齒輪、行星減速機構，由電動機直接 精加工尺寸精度。為此我們將殼體加工工藝路線設 驅動，經齒輪、行星減速傳動，將動力傳到割煤滾 計為：鑄造一正火一粗加工一堆焊一熱時效一半精 筒上完成落煤、裝煤工作。搖臂殼體在井下直接與 加工一精加工。采取殼體粗加工后堆焊，之后再熱 煤和矸石接觸，工作環(huán)境十分惡劣，磨損嚴重。為 時效以消除焊接應力和變形的影響，穩(wěn)定殼體精加 減小磨損，提高殼體使用壽命，決定在殼體表面堆 工后尺寸精度。焊耐磨合金。1殼體加工工藝路線確定 搖臂殼體外形及堆焊范圍如附圖所示，由圖可動機械手焊接(見圖3)，經過多次試驗，焊接效率得到了顯著的提高，質量有了保證。黎t搖臂殼體外形及堆焊范圍示意2堆焊材料選用 搖臂殼體在煤和矸石作川F會產生沖擊磨損。圖3全自動焊接機械手為此我們選擇能承受一定沖擊載甜j：耐磨損的合金6結語材料，分別是D212、D65焊條，A徑均為4mm。 對于小口徑截止閥的閥瓣，嚴格控制焊接過D212是鈦鈣型藥皮的鉻鉬型耐磨合金焊條，含y。程，尤其是要做好預熱、后熱工作，在ZGlCrl3基=0306，Wc，5，WM。4，遁川f單 體上直接焊接鈷基硬質合金可以實現(xiàn)一次合格。層和多層堆焊各種受磨損的機件表面。D65足無渣 對于大口徑截止閥的閥瓣，為了降低堆焊裂紋Cr-SiMoB