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(shù)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(zhì)合金時(shí)出現(xiàn)的堆焊缺陷?；诤?接工藝評(píng)定試驗(yàn)、焊接性能分析及出現(xiàn)問(wèn)題后的工藝改進(jìn)，堆焊裂紋的缺陷可以大幅度的減少甚至 消除。1概述時(shí)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(zhì)組件表1ZGlCrl3材料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))()之一，在石油、化工、冶金和城市建設(shè)中得到了廣CMnP SSiNiCrMo泛的應(yīng)用。通過(guò)選用不同的材質(zhì)，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(zhì)合金Stellite6，焊絲主要 等多種介質(zhì)，因此開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量和使化學(xué)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(mén)“心臟”之稱(chēng)，是閥門(mén)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(dān)了閥門(mén)的啟閉工作，密封面的 溫時(shí)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(mén)的使用壽命，對(duì)于硬密封截止 含有大量的高硬度的碳化物，因此在焊接過(guò)程中 閥的密封副主要由閥瓣和閥座構(gòu)成，為了確保密封 容易產(chǎn)生脆性裂紋。同時(shí)Stellite6的線(xiàn)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(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))() 論在基體材料為ZG l Crl 3的閥瓣上堆焊鉆基硬質(zhì)合 CMnW Fb Si NiCrMo 金的焊接工藝及改進(jìn)措施。 09一14 1046 3O2O3O2632 1O2焊接性分析 根據(jù)兩種材料的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)，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(kāi) 鋼，其與ASME A217A217M豐H當(dāng)，材料的主要化裂。如果直接堆焊工藝失敗，可以考慮堆焊過(guò)渡層學(xué)成分如表1所示。ZGlCrl3在閥門(mén)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(zhì)合金堆焊 3焊接工藝評(píng)定 材料被使用。ZGlCrl3與CF3、CF8M豐H比，經(jīng)過(guò)(1)閥瓣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖l所示，截止閥閥瓣 適當(dāng)?shù)臒崽幚?，ZGICrl37更高的抗拉強(qiáng)度，且價(jià)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(shè)備中常寬度也變大，這樣需要多層多道焊接來(lái)完成，焊 選用它作為閥體內(nèi)件。由于馬氏體不銹鋼淬硬傾向接應(yīng)力分布較復(fù)雜。在堆焊前應(yīng)對(duì)待焊表面及近縫較大、易在熱影響區(qū)引起開(kāi)裂，因此馬氏體鋼焊接 區(qū)進(jìn)行磁粉探傷，以確保帶焊區(qū)域沒(méi)有鑄造缺陷。64；餓麓愁耋戮揣04：0贏(yíng)石玉白“島，咖，鰣口c口南參露少r凈匆PL孤加工萬(wàn)方數(shù)據(jù)R驄鼴惡，選用國(guó)產(chǎn)A302焊條，焊絲直徑為4mm，焊接 電流為110120A，在閥瓣上堆焊一層過(guò)渡層，預(yù)、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(shí)，首先D選擇堆焊隔離層，焊接隔離層之前，需要對(duì)閥瓣D，進(jìn)行預(yù)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(guò)程始終 (2)焊接工藝方法的選擇目前國(guó)內(nèi)堆焊鈷基保持閥瓣堆焊層間溫度不低干預(yù)熱溫度，采用退位 硬質(zhì)合金的方法多采用等離子弧焊、焊條電弧焊和法，以避開(kāi)相鄰焊道間起弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)，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(jìn)行外觀(guān)檢 接比較靈活。選擇焊接方法的重要原則是高的熔敷測(cè)，然后對(duì)閥瓣堆焊部位進(jìn)行去應(yīng)力處理，并依據(jù)速度和低的稀釋率。表3是根據(jù)我公司多年的經(jīng)驗(yàn)積 閥門(mén)堆焊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100的PT檢測(cè)。 累，總結(jié)的各焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)。表3焊接方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比、， 焊接方法 稀釋率 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊條 生產(chǎn)成本低 D，向勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低 電弧焊 應(yīng)用較靈活D，鎢極 生產(chǎn)成本低較低 勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低 氬弧焊 應(yīng)用較靈活圖2截止閥閥瓣堆焊坡1331形式等離子 生產(chǎn)成本高應(yīng)高勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高弧焊 用較不靈活 對(duì)隔離層進(jìn)行焊縫表面清理，清理干凈后方焊接后檢測(cè)按照焊接標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行滲透探傷、可進(jìn)行Stellite6堆焊。根據(jù)鈷基合金的焊條技術(shù)要 硬度和化學(xué)成分的檢測(cè)。 求，焊接前根據(jù)閥瓣的尺寸大小，在爐子內(nèi)預(yù)熱到4試生產(chǎn)結(jié)果 300600C，焊后應(yīng)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?qū)⒐ぜ湃敫稍锘蝾A(yù)熱的沙箱內(nèi)緩冷。在堆焊 通徑為l 50250mm的閥瓣偶有開(kāi)裂，開(kāi)裂條數(shù) 前，為了消除裂紋，焊條須經(jīng)150 6C烘焙Ih左右。為兩條左右，這可以通過(guò)對(duì)缺陷打磨成V形坡口進(jìn) 焊接時(shí)采用直流反接，小電流短弧堆焊，否則行補(bǔ)焊。會(huì)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(kāi)裂較為嚴(yán)重，部分 接速度為1516cmmin。其詳細(xì)的焊接參數(shù)如表4閥瓣的開(kāi)裂條數(shù)達(dá)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(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，熱 件的報(bào)廢。 處理后進(jìn)行100的滲透探傷檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB473052005 I級(jí)，最后對(duì)堆焊面進(jìn)行硬度檢5改進(jìn)后堆焊工藝測(cè)。(1)堆焊工藝選擇經(jīng)過(guò)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(lái)完成，焊接應(yīng)力分布預(yù)熱溫度 焊條 焊接電流A 電弧電壓、，較復(fù)雜，焊接缺陷率較高，返工周期較長(zhǎng)，成本較高，有時(shí)一次修整不能確保合格，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢風(fēng)ECoCrA 120160 140190 150-2lo 150350險(xiǎn)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(qiáng)度好，在加氫裝置、核電管道和熱交換器上都有應(yīng)用，還可以用于為了提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，確保均勻異種鋼的焊接。的堆焊厚度和高質(zhì)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(wàn)方數(shù)據(jù)R苧毫暑魯i思o(jì)，搖臂殼體堆焊耐磨材料的工藝試驗(yàn)雞西煤礦機(jī)械有限公司(黑龍江1 581 00)呂鳳雷采煤機(jī)截割部由搖臂、滾筒組成。搖臂殼體內(nèi) 見(jiàn)堆焊范圍大，會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，影響殼體 安裝電動(dòng)機(jī)、齒輪、行星減速機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)直接 精加工尺寸精度。為此我們將殼體加工工藝路線(xiàn)設(shè) 驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪、行星減速傳動(dòng)，將動(dòng)力傳到割煤滾 計(jì)為：鑄造一正火一粗加工一堆焊一熱時(shí)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(yán)重。為 時(shí)效以消除焊接應(yīng)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(xiàn)確定 搖臂殼體外形及堆焊范圍如附圖所示，由圖可動(dòng)機(jī)械手焊接(見(jiàn)圖3)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，焊接效率得到了顯著的提高，質(zhì)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(huì)產(chǎn)生沖擊磨損。圖3全自動(dòng)焊接機(jī)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(jié)語(yǔ)材料，分別是D212、D65焊條，A徑均為4mm。 對(duì)于小口徑截止閥的閥瓣，嚴(yán)格控制焊接過(guò)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(yù)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(zhì)合金可以實(shí)現(xiàn)一次合格。層和多層堆焊各種受磨損的機(jī)件表面。D65足無(wú)渣 對(duì)于大口徑截止閥的閥瓣，為了降低堆焊裂紋Cr-SiMoB