電站閥門閥體密封面深孔堆焊工藝

吉榮華

【摘?要】電站閥門的工況條件通常是540℃的高溫水蒸汽，因此閥門主體材質選用25或12CrMoV，閥體密封面堆焊材料選用鈷基合金D802（STI 6）焊條。D802對應GB 984標準中的型號EDCoCr—A，相當于AWS中ERCoCr—A。D802材料可在高溫高壓下連續啟閉工作，具有優良的耐磨性、抗沖擊性、抗氧化性、耐腐蝕性及抗氣蝕性。

Abstract：the working condition of power station valve is usually high-temperature steam at 540 ℃，so the main material of valve is 25 or 12CrMoV，and the surfacing material of valve body sealing surface is cobalt-based alloy D802（STI 6）electrode.The D802 corresponds to the model EDCoCr-A，in the GB 984 standard，which is equivalent to the ERCoCr-An in AWS.D802 material can open and close continuously under high temperature and high pressure，and has excellent wear resistance，impact resistance，oxidation resistance，corrosion resistance and cavitation resistance.

【關鍵詞】電站閥門;密封;堆焊工藝

AWS標準中的ERCoCr—A焊絲和填充絲熔敷的焊縫金屬特點是分布在鈷鉻鎢固溶體基體中由約13%的鉻碳化物共晶體網絡組成的亞共晶體組織。其結果是使材料具有抗低應力磨損性能與抵抗某種程序沖擊所必要的韌性的完美結合。鈷合金具有良好的抗金屬一金屬間磨損的性能，特別是在高載荷狀態下的抗擦傷性能?；w中高的合金元素含量能提供極佳的抗腐蝕性和抗氧化性。鈷基合金不發生同素異形轉變，鈷基合金的熔敷金屬處于熱態（650℃以下）時，其硬度降低并不明顯，只有當溫度升高到650℃以上時，硬度才明顯下降，當溫度恢復到熱態以下時，其硬度又回復到接近原始的硬度。也就是當母材進行焊后熱處理時，密封面的性能不會損失。

電站閥門是在閥體中間孔部位用電焊的方法堆焊鈷基合金加工成閥座密封面，由于密封面處在閥體中間孔較深的位置，在堆焊時易產生夾渣和裂紋等缺陷。根據需要采用加工試件方法進行深孔堆焊D802工藝試驗。

在工藝試驗過程中找出了易產生缺陷的原因。①焊材表面污染。②焊材吸濕。③母材及填充金屬內含有較多雜質和油污。④閥體焊接部位剛性大（特別是DN32～50mm）。⑤預熱及焊后熱處理工藝規范選用不當。⑥焊接工藝參數選用不當。⑦焊接材料選擇不當等。

電站閥閥體在鈷基合金堆焊中產生裂紋的原因主要是閥體剛性大。在焊接過程中電弧形成熔池，向焊接部位不斷熔化加熱，而焊后溫度又快速下降，熔化金屬凝固形成焊縫。如果預熱溫度低，焊層溫度下降必然很快。在焊層快速冷卻情況下，焊層的收縮率快于閥體的收縮率，在這種應力作用下很快使焊層與母材形成一種內拉應力，將焊層拉裂。在加工焊接部位時應嚴禁出現尖角。

預熱溫度過低，在焊接過程中熱量快速散發。層間溫度過低，焊層冷卻速度過快對于堆焊材料來說是很不利的。焊材鈷基合金本身具有很高的紅硬性，在500～700℃工作時，硬度能保持300～500HB，但是其韌性低，抗裂性較差，容易形成結晶裂紋或冷裂紋，故焊前必須進行預熱。預熱溫度視工件大小而定，一般預熱范圍取350-500℃。

焊接前焊條藥皮必須保持完好，避免吸濕。焊前在150℃下烘焙1h后放入焊條保溫筒內。深孔堆焊坡口圓弧R角在工藝容許前提下盡量采用較大值，一般為R≥3mm。DN10～25mm小口徑閥體可在深孔底部用焊條全部滿焊，必須保證層間溫度≥250*（2，在中間收弧，收弧時應慢速提起焊條。工件焊前進爐（250℃）加熱至350十20℃，保溫1.5h后進行施焊，每層焊完后清除焊渣。同時控制層間溫度≥250"C，堆焊全部完成后清除焊渣。閥體焊后必須立即進爐（450℃）保溫，待本批或本爐焊畢升溫至710±20℃回火，保溫2h后隨爐冷卻，當爐溫<250℃后空冷至常溫即可進行后續加工。

DN≥32mm閥體應將堆焊坡口加工成U形，來解決堆焊鈷基合金時產生剛性過大引起的收縮性不均勻的問題。在堆焊操作前，將工件清理干凈，工件進爐（爐溫為250℃），加熱至450～500℃，保溫2h，出爐施焊。先用鈷基合金焊條堆焊密封面，每層焊完后清除焊渣，同時須控制層間溫度≥250℃，堆焊全部完成后清除焊渣。再用奧氏體不銹鋼焊條（高Cr、Ni含量的不銹鋼焊條）將u形坡口焊滿。閥體焊接全部結束后立即進爐（450℃）保溫，待本批或本爐焊接完畢后升溫至720±20℃回火。升溫速度150℃/h，保溫2h后隨爐冷卻，當爐溫<250℃后空冷至常溫即可進行后續加工（圖3）。這種工藝改進對產品的性能沒有影響，用U形坡口完全可以消除閥體在堆焊鈷基合金時產生內應力的作用，并且奧氏體不銹鋼焊材的抗拉強度大，延伸率高，因此減少了焊接裂紋的產生，提高了產品的合格率。無損檢驗結果表明，產品合格率達95%以上。

（身份證號碼：320924198510137519）