电站阀门密封面堆焊材料探讨

随着能源工业的发展, 高温高压电站阀门需要量越来越大。国外电站阀门密封面大部分采用钻基司太立合金堆焊, 国内采用焊条堆焊较多。为适应电站阀门长期在高温高压的过热蒸汽和水介质条件下工作的情况, 密封面新材料的研究工作侧重于高温高压条件下各种性能的试验。试验结果表明新材料各种主要性能已达到和超过钻基合金水平, 价格低廉, 资源立足于国内。堆焊工艺简单, 在中小口径产品上可以冷焊, 是一种较理想的新型铁基电站阀门代钻堆焊材料。堆焊试验的基体金属为和钢, 焊材选用必或必全过渡型高合金堆焊焊条表, 设备选用一硅整流焊机。堆焊金属中,C、Si、Mn、Cr、Mo、B等元素通过焊条药皮过渡。手工电弧堆焊为多层焊,密封面堆焊层高为加工后为。取样化验, 检查常温和高温硬度, 反复调整堆焊合金成分, 检查阀门各种使用性能和理化性能, 满足各种性能要求之后, 进行堆焊工艺评定和抗裂性试验。

新材料堆焊金属的化学成分是铁基C—Cr—Mn系统等强化元素组成。由于采用 厚药皮的碱性手工电弧焊条堆焊, 大量合金元素通过电弧熔化药皮过渡。因此, 堆焊时工艺规范对堆焊金属的化学成分有一定的影响。在实际批量生产过程中, 手工电弧堆焊工艺规范不可能恒定不变, 但变化不大, 完全能够控制在一定范围内。在设计新材料的堆焊金属化学成分范围时, 充分考虑了这一因素, 即堆焊工艺规范在一定范围内变化, 堆焊金属化学成分也相应地在一定范围内变化, 但堆焊金属的使用性能两种材料堆焊金属的高温硬度是在日本产AVK—A高温硬度计上测定的, 载荷为, 加载秒, 试块用SF—6T手工电弧焊条堆焊,每种温度测三点。从高温硬度随温度变化曲线可知, 一合金起始硬度虽然稍低,但曲线下降平缓, 具有与钻基合金相似斜率的高温硬度曲线, 即具有良好的红硬性, 而红硬性直接影响高温阀门密封面的使用寿命。

两种材料堆焊金属的高温抗擦伤试验是在CJ—11型直动式高温擦伤试验机上进行的。高温高压抗擦伤试验是模拟闸阀密封面的使用状态, 检验堆焊金属材料抗金属间磨损性能的试验。阀门密封面在启闭时受很大的挤压力, 随着温度的提高, 金属硬度和强度逐渐降低, 金属间的抗擦伤性能也相应降低。高温擦伤结果用擦深比擦伤深度件摩擦行程表示, 擦深比越小, 抗擦伤性能越好。表试验数据证明, 在相同试验条件下, 一堆焊合金的擦深比与钻基合金几乎相同, 抗高温擦伤性能能电站阀门密封面堆焊合金应具有较好的热态组织稳定性, 即堆焊密封面长时间在高温状态下工作, 冷却至室温时硬度不应降低。从图曲线可以看出, 一与经℃不同保温时间后空冷, 常温硬度均有所提高。由于两种堆焊合金分别含有、。等元素, 有一定的沉淀硬化作用。随着保温时间的增加,一堆焊合金硬度的增加平缓稳定。试验结果表明,一合金的热态组织稳定性适用于高温状态下工作。热疲劳试验是考核堆焊合金在冷热交变作用下抗裂纹产生的能力, 是以堆焊金属出现裂纹的循环次数来评价的。一般认为, 如果把堆焊试件加热到工作温度, 然后空冷或水冷, 循环次数越多, 堆焊金属的抗热疲劳性能越好。如果循环次后堆焊金属不发生裂纹, 证明堆焊金属抗热疲劳性能已能满足使用要求。试验是在外径剑, 内径动, 厚的圆环上进行的。热循环工艺为℃ , 保温分。从表可以看出一堆焊金属的抗热疲劳性能优于钻基合金。

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