截止阀的阀瓣堆焊工艺研究

1、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zgicms的截止阀阀瓣上堆焊钴基硬质合金时出現的堆焊缺陷。基于焊 接工艺评定试验、焊接性能分析及出現问题后的工艺改进，堆焊裂纹的軼諂可以大幅度的城少甚至 消除.1. 概述金属密封鈸止阀作为输送和切断流体介质组件 之一，在石油，化工、冶金和城冇迮没中得到了广 泛的应用。通过选用不同的材质，金w密封鍰止阀 可以适用干水，蒸汽、油品、硝酸、尿素和煤灰洧 等多种介质，因此幵发新产品来确保产品质站和使 用寿命显得允为s要。密封面具有阀门m心脏"

2、之称，是阀门坫fi要 的工作面之一，承拘了阀门的启闭工作，密封面的 好坏直接影响门的使用寿命，对于硬密封裁止 阀的密封副主要由阀辫和阀座钩成，为了确保密封 面有更好的耐磨性和耐蚀性，常在m座和阀瓣基体 上堆焊耐蚀合金或者耐磨合金焊条。本文中主要讨 论在基体材料为zgicrl3的阀瓣h堆焊钻基硬质合 金的焊接工艺及改进措施。2. 焊接性分析（1）材料属性分析zglcri3«f马氏体不锈 钢，其与asme a217/a217m相当，材料的主要化 学成分如表1所示。zgich3在阀门制造中，很多 情况下作为中、低碳钢母材上的铁基硬质合金堆焊 材料被使用。zg1o13与cf3、cf8m相比，

3、经过 适当的热处理，zg1ch3有更髙的抗拉强度，且价 格较cf3、cf8m低廉，所以在石油化工设备中常 选用它作为阀体内件，由于马氏体不锈钢淬硬倾向 较大、易在热影响区引起开裂，因此马氏体钢焊接时容易发生冷裂纹。表1 zg1cr13材料化学成分（质量分数）（cmnpssinicrmo<0.15<1<0.04<0.04<1.5<111.5*14<0.05堆焊材料为钴基硬质合金stellite6,焊丝主要 化学成分如表2所示，常温硬度4045hrc，通常 作为低合金耐热钢和低碳钢基体的堆焊材料。本焊 丝材料具有良好的耐蚀、耐磨损性能及在5401：卨 温时

4、具有炱好的红硬性.在晶相组织中发现材料中 含有大tt的髙硬度的碳化物，因此在焊接过程中 容易产生脆性裂纹。同时stellite6的线膨胀系数比 zglcrl3 的小.表2 stellites材料化学成分（质量分数）（）cmnwfesinicrmo0.9-1.41.04-63.02.03.026-321.0根据两种材料的化学成分和性能特点，可以初 步断定，在zglcrl3的母材上堆悍stellite6易于开 裂。如果直接堆焊工艺失败，可以考虑堆焊过渡层 和堆焊隔离层的方法。3. 焊接工艺评定（i） w辮结构特点如图1所示，截止阀阀辮 随费通径的变大，密封面的外圆d,也变大，堆焊的 宽度l也变大，

5、这样需要多层多道焊接来完成，焊 接应力分布较复杂。在堆焊前应对待焊表面及近缝 区进行磁粉探伤，以确保带焊区域没有铸造缺陷。2013年第22期作馆9坊觫 www.mttatw0rtclngl95o.c0m图1教止mm辮堆焊后(2)焊接工艺方法的选择目前国内堆焊钴基 硬质合金的方法多采用等离子弧焊、焊条电弧焊和 钨极54弧焊，前两种焊接方法效率较布，后两种焊 接比较灵活。选择焊接方法的重要原则是高的熔敷 速度和低的稀择率。衣3是根据我公司多年的经验积 累，总结的各焊接方法的优缺点。表3燁接方法优缺点对比?施优点缺点焊条电弧焊生产成本低 应用较灵活劳动强度大，生产效率低钨极 a弧焊较低生产成本低 应

6、用较灵活劳动强度大，生产效率低等典子弧焊髙生产成本1®应 用较不4活劳动强度低，生产效串炻焊接后检测按照焊接标准应进行渗透探伤、 硬度和化学成分的检測。4. 试生产结果通径为dn< loomrn的阀瓣未发生裂纹缺陷。 通径为l50250mm的阀瓣偶有开裂，开裂条数为两条左右，这可以通过对缺陷打磨成v形坡口进 行补傳通径为300400mm的m辩开裂较为严重，部分 阀瓣的开裂条数达6条左右，并且裂纹延伸到热影 响区外，按照要求一般裂缝多干4条，可以视为零 件的报废，5. 改进后堆焊工艺(1)堆焊工艺选择经过试件的焊接，鉴于大 口径阀瓣需要多层多道焊接来完成，焊接应力分布 较复杂，焊

7、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 险较髙。由此采用在阀辮上先堆焊隔离层，再堆焊 ercocr-a的方法。隔离层的材料为aisi3o9不锈 钢，泫材料杭氣化性髙，高温强度好，在加寰装 置、核电管道和热交换器上都有应用，还可以用于 异种钢的焊接。选用国产a302焊条，焊丝直砼为4mm,焊接 电流为110120a,在阀辩上堆焊一u过渡层，预 热与后热后的w缝来发现裂纹。(2)堆焊工艺方法阀瓣尺寸较大时，首先 选择堆焊隔离层，焊接嗝离层之前，需要对阀瓣 进行预热1001501c，焊接电流为140a，电弧电压 24-28v,焊接速度为1516cnvmin，

8、焊接过程始终 保待阀辮堆焊s间温度不低于预热温度，采用迟位 法，以避幵相邻焊道间起弧点与收弧点，焊接坡 口形式如图2所示。隔离e堆焊完毕后进行外观检 测，然后对阀辮堆焊部位进行去应力处理，并依据 阀门堆焊标准进行100%的pt检测。图2鈸止阀阀瓣堆焊坡口形式对闷离层进行焊缝表面淸理，清理干净后方 可进行stdlhe6堆焊。根据钴基合金的焊条技术要 求，焊接前根据阀瓣的尺寸大小，在炉子内预热到 300-600 ,焊后应在600 700r回火lh后再缓冷 成将工件放人干燥或预热的沙箱内缓冷。在堆焊 前，为f消除裂纹，焊条须经150c烘焙lh左右，焊接时采用直流反接，小电流短弧堆焊，否则 会增加母材

9、的熔深，降低堆焊钴基合金的性能，焊 接速度为1516cm/min。其详细的焊接参数如表4 所示，焊接完毕后立即进行消除应力热处理，热 处理后进行100%的渗透探伤检测，检測标准为 jb4730.5-2005 i级，诂后対堆焊面进行硬度检测。表4堆焊参数焊条烊接电流/a电*电預热温度zrecocr - a120-160140-190150-210150-350ecocr-b120-160140 190150-21022-26200-400ecocr _c120-150140 180150210300-600为了提髙劳动效率，降低劳动强度，确保均匀 的堆焊厚度和髙质i的连续焊缝，我公司采用全自详橹

10、与切割2013年苒22期 www.metalw0rtdngl95o. cm。揺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158100）吕凤雷采煤机鈸割部由摇臂、浪筒组成。摇锊克体内 安装电动机、齿轮、行星臧速机构,由电动机直孩 驱动,经齿轮、行星城速传动,将动力传到割煤决 简h完成落煤、装煤工作，摇竹克体注汴下疗接勺 煤和犴石掊触.工作环境十分恶劣，磨损严为 减小磨损，提髙壳体使用寿命.决定在克体衣面堆 焊耐磨合金。1.壳体加工工艺路线确定摇矜必体外形及堆悍范凼如附囝所示，由图r<xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx>动机械手焊接（

11、见图3）,经过多次试验，焊接效 +得到了显著的提髙，质货有了保证。图3全自动焊接机手6.结语对f小u径鈸止阀的阀瓣，严格控制焊接过 稈，尤k足要做好预热，后热工作，在zg1ch3基 体1： ft接焊掊钴基硬质合金吋以实现一次合格。对f大口径毅止阀的阀辩，为了降低堆焊裂纹 的缺陷，可以采用aws e309-16做隔离层。在实 际生产中，可以根据口径的大小，选择合适的堆焊 工艺方法。mw（20121223）见堆焊范围大，会产生焊接应力和变形.影响壳体 桁加r尺寸精度。为此我们将壳体加工工艺路线设 ii为：铸造一正火一粗加r一堆焊一热时效一半精 加工一精加工。采取壳体枏加工后堆焊，之后再热 时效以消除焊接应力和变形的影响，稳定克体精加 工后尺寸精度，摇外形及堆作范闹示总70wasi费 52.堆焊材料选用援臂壳体在煤和矸石作川f会产生冲击磨损。 为此我们选择能承受一定冲斤耐磨损的合金 材料，分别是d212、d65焊条，a:枝均为4mm。 d212是钛钙型药皮的铬钼s4耐吶作金糸，含 = 0.3%*0