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电站阀门阀体密封面深孔堆焊工艺分析

信息来源:eoovoo.com  时间:2009-02-16  浏览次数:116

  电站阀门的工况条件通常是540℃ 的高温水蒸汽, 因此阀门主体材质选用25或12CrMoV, 阀体密封面堆焊材料选用钴基合金D802(STI 6)焊条。D802对应GB 984标准中的型号EDCoCr—A,相当于AWS中ERCoCr—A。D802材料可在高温高压下连续启闭工作,具有优良的耐磨性、抗冲击性、抗氧化性、耐腐蚀性及抗气蚀性。
  AWS标准中的ERCoCr—A焊丝和填充丝熔敷的焊缝金属特点是分布在钴铬钨固溶体基体中由约 13%的铬碳化物共晶体网络组成的亚共晶体组织。其结果是使材料具有抗低应力磨损性能与抵抗某种程序冲击所必要的韧性的完美结合。钴合金具有良好的抗金属一金属间磨损的性能,特别是在高载荷状态下的抗擦伤性能。基体中高的合金元素含量能提供极佳的抗腐蚀性和抗氧化性。钴基合金不发生同素异形转变,钴基合金的熔敷金属处于热态 (650℃以下)时,其硬度降低并不明显,只有当温度升高到650℃以上时,硬度才明显下降,当温度恢复到热态以下时,其硬度又回复到接近原始的硬度。也就是当母材进行焊后热处理时,密封面的性能不会损失。
  电站阀门是在阀体中间孔部位用电焊的方法堆焊钴基合金加工成阀座密封面, 由于密封面处在阀体中间孔较深的位置,在堆焊时易产生夹渣和裂纹等缺陷。根据需要采用加工试件方法进行深孔堆焊D802工艺试验。
  在工艺试验过程中找出了易产生缺陷的原因。 ①焊材表面污染。②焊材吸湿。③母材及填充金属内含有较多杂质和油污。④ 阀体焊接部位刚性大(特别是DN32~50mm)。⑤ 预热及焊后热处理工艺规范选用不当。⑥焊接工艺参数选用不当。⑦焊接材料选择不当等。
  电站阀阀体在钴基合金堆焊中产生裂纹的原因主要是阀体刚性大。在焊接过程中电弧形成熔池,向焊接部位不断熔化加热,而焊后温度又快速下降,熔化金属凝固形成焊缝。如果预热温度低,焊层温度下降必然很快。在焊层快速冷却情况下,焊层的收缩率快于阀体的收缩率,在这种应力作用下很快使焊层与母材形成一种内拉应力,将焊层拉裂。在加工焊接部位时应严禁出现尖角。
  预热温度过低, 在焊接过程中热量快速散发。层间温度过低,焊层冷却速度过快对于堆焊材料来说是很不利的。焊材钴基合金本身具有很高的红硬性,在500~700℃ 工作时, 硬度能保持300~ 500HB,但是其韧性低,抗裂性较差,容易形成结晶裂纹或冷裂纹,故焊前必须进行预热。预热温度视工件大小而定,一般预热范围取350-500℃ 。
  焊接前焊条药皮必须保持完好,避免吸湿。焊前在150℃下烘焙1h后放入焊条保温筒内。深孔堆焊坡口圆弧R 角在工艺容许前提下尽量采用较大值,一般为R≥3mm。DN10~25mm小口径阀体可在深孔底部用焊条全部满焊,必须保证层间温度≥250*(2,在中间收弧, 收弧时应慢速提起焊条。工件焊前进炉(250℃)加热至350十 20℃ ,保温1.5h后进行施焊, 每层焊完后清除焊渣。同时控制层间温度≥250"C, 堆焊全部完成后清除焊渣。阀体焊后必须立即进炉(450℃)保温,待本批或本炉焊毕升温至710±20℃ 回火,保温2h 后随炉冷却, 当炉温<250℃后空冷至常温即可进行后续加工。
  DN≥32mm阀体应将堆焊坡口加工成U形,来解决堆焊钴基合金时产生刚性过大引起的收缩性不均匀的问题。在堆焊操作前,将工件清理干净,工件进炉(炉温为250℃),加热至450~ 500℃ ,保温2h,出炉施焊。先用钴基合金焊条堆焊密封面, 每层焊完后清除焊渣,同时须控制层间温度≥250℃ ,堆焊全部完成后清除焊渣。再用奥氏体不锈钢焊条(高Cr、Ni含量的不锈钢焊条) 将u形坡口焊满。阀体焊接全部结束后立即进炉 (450℃)保温,待本批或本炉焊接完毕后升温至 720±20℃ 回火。升温速度150℃/h,保温2h后随炉冷却, 当炉温<250℃后空冷至常温即可进行后续加工(图3)。这种工艺改进对产品的性能没有影响,用U形坡口完全可以消除阀体在堆焊钴基合金时产生内应力的作用,并且奥氏体不锈钢焊材的抗拉强度大, 延伸率高,因此减少了焊接裂纹的产生,提高了产品的合格率。无损检验结果表明,产品合格率达95%以上。

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