电站阀门阀体密封面深孔堆焊工艺分析

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。

发布：上海仪欣阀门有限公司｜返回：阀门知识