閥門密封面堆焊技術(shù)要點(diǎn)與闡述
——上海水興閥門有限公司ENG
閥門的安全性和可靠性是十分重要的，閥門應(yīng)具有選材合理，強(qiáng)度可靠，密封穩(wěn)定，動作靈敏等基本要求與功能。
強(qiáng)度不可靠與動作不靈敏都可能會造成閥門本身或系統(tǒng)的破壞而產(chǎn)生重大事故以致人身傷亡。
密封性能的不穩(wěn)定將直接影響閥門的壽命而產(chǎn)生介質(zhì)的內(nèi)泄或外漏，會造成經(jīng)濟(jì)損失與環(huán)境污染。
閥門密封面質(zhì)量是影響閥門壽命的主要因素之一。為了提高閥門產(chǎn)品的使用壽命，許多國家都在密封面材料的研究方面狠下功夫。
我國閥門密封面堆焊材料和堆焊工藝研究是從60年代初開始的。隨著大慶油田的開發(fā)，閥門需要量驟增。油田用戶普遍反映閥門存在兩大質(zhì)量問題。
一是密封面質(zhì)量不高，表現(xiàn)為內(nèi)漏，造成許多重大質(zhì)量事故；
二是閥門填料質(zhì)量不好，表現(xiàn)為外漏。短期報(bào)廢的閥門堆積如山，給油田的開發(fā)造成了巨大損失。
70年代初，原*機(jī)械工業(yè)部向有關(guān)研究單位和閥門廠下達(dá)了閥門基礎(chǔ)件 — 閥門密封面壽命攻關(guān)計(jì)劃。從此閥門堆焊材料，工藝性能試驗(yàn)方法的研究有了迅速發(fā)展。
擦傷、沖蝕與腐蝕等均會破壞閥門密封面。密封副材料成分和金屬組織、表面處理工藝、硬度與硬度差、比壓和吻合度等諸多因素，都能影響閥門密封面的質(zhì)量。
研究密封面失效的主要形式，分析產(chǎn)生失效的原因，是研究提高閥門質(zhì)量與使用奉命的有效途徑。
各類閥門密封面特點(diǎn)及失效形式：
每一種閥門都在不同工作參數(shù)下開啟和關(guān)閉，因此不同的溫度、壓力、介質(zhì)又對閥門密封面材料有不同的要求。
在閥門密封面部位堆焊一層具有特殊性能的臺金，其目的是提高閥門密封面的抗擦傷、抗腐蝕、抗沖蝕及抗高溫等綜合性能，不但降低了成本，而且提高了閥門的使用壽命。
所謂“堆焊”，就是在工件表面堆焊一層特殊的具有耐磨，抗腐蝕，抗氧化的材料。使工件有足夠的硬度，耐磨性和耐腐蝕性，滿足閥門的使用要求，并且操作簡單。但如果想要獲得滿足設(shè)計(jì)及使用要求的閥門堆焊面，必須嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書以及操作要求進(jìn)行，同時(shí)要根據(jù)母材（工件材料）及焊接方法選取適當(dāng)?shù)暮附硬牧稀?/span>
目前，常用的堆焊合金有鈷基合金、鎳基合金、鐵基合金和銅基合金等堆焊材料。其中鈷基合金具有良好的高溫性能，優(yōu)異的熱強(qiáng)性、耐蝕性及耐熱疲勞性能，比鐵基，鎳基合金的抗磨損、抗腐蝕性能好。所以在閥門研制和生產(chǎn)制造中，鈷基硬質(zhì)合金被廣泛應(yīng)用到各類閥門殼體和密封面的堆焊中。
這些合金材料被制成電焊條、焊絲 ( 含藥芯焊絲) 、焊劑 ( 含過渡合金型焊劑) 和合金粉末等, 采用手工電弧焊、氧-乙炔焰焊、鎢極氬弧焊、埋弧自動焊和等離子弧焊等方法堆焊。
選用閥門密封面堆焊材料一般根據(jù)閥門的使用溫度、工作壓力和介質(zhì)的腐蝕性, 或閥門的類型、密封面結(jié)構(gòu)形式、密封比壓和許用比壓, 或企業(yè)生產(chǎn)制造條件、設(shè)備加工能力和堆焊技術(shù)能力及用 戶要求。
密封面是閥門的關(guān)鍵部位, 其質(zhì)量直接影響閥門的使用壽命。合理地選擇閥門密封面的材料是提高閥門使用壽命的重要途徑之一。在閥門密封面材料選用時(shí)應(yīng)避免走入誤區(qū)。
誤區(qū) 1:
閥門密封面材料的硬度高其耐磨損性能就好。實(shí)驗(yàn)表明, 閥門密封面材料的耐磨損性能是由 其金屬材料的組織結(jié)構(gòu)所決定的。有些以奧氏體為基體加少量硬質(zhì)相結(jié)構(gòu)的金屬材料其硬度并不很高, 但其耐磨損性能很好。閥門密封面具有一定的高硬度是為避免被介質(zhì)中硬雜物墊傷和劃傷。綜合考慮, 硬度值HRC35~ 45 為宜。
誤區(qū) 2:
閥門密封面材料的價(jià)格高其性能就好。材料的價(jià)格是其本身的商品特性, 而材料的使用性能是其物理特性, 兩者沒有必然聯(lián)系。鈷基合金中金屬鈷來源于進(jìn)口, 價(jià)格較高, 因而鈷基合金材料價(jià)格就高。鈷基合金的特點(diǎn)是高溫耐磨性能好, 而用在常溫、中溫工況, 則價(jià)格/ 性能比較高。在閥門密封面材料選用時(shí)應(yīng)選擇價(jià)格/ 性能比較低的材料。
誤區(qū) 3:
閥門密封面材料在某一強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中耐蝕性良好, 就一定適應(yīng)其他腐蝕性介質(zhì)。金屬材料的耐腐蝕性有其復(fù)雜的機(jī)理, 一種材料在某一強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐蝕性能良好, 而條件稍有變化, 如溫度或介質(zhì)濃度等改變, 則耐蝕性能即改變。對另一種腐蝕性介質(zhì), 其耐蝕性能變化更大。金屬材料的耐腐蝕性只能通過實(shí)驗(yàn)得知, 借鑒有關(guān)資料必須了解其相關(guān)條件, 切不可盲目借鑒。
焊后熱處理
焊接殘余應(yīng)力是由于焊接引起焊件不均勻的溫度分布，焊縫金屬的熱脹冷縮等原因造成的，所以伴隨焊接施工必然會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
消除殘余應(yīng)力的*通用的方法是高溫回火，即將焊件放在熱處理爐內(nèi)加熱到一定溫度（Ac1以下）和保溫一定時(shí)間，利用材料在高溫下屈服極限的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流動，彈性變形逐漸減少，塑性變形逐漸增加而使應(yīng)力降低。
焊后熱處理對金屬抗拉強(qiáng)度、蠕變極限的影響與熱處理的溫度和保溫時(shí)間有關(guān)。焊后熱處理對焊縫金屬沖擊韌性的影響隨鋼種不同而不同。
焊后熱處理的目的：
松弛焊接殘余應(yīng)力
穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，減少畸變。
改善母材、焊接接頭的性能。包括 a.提高焊縫金屬的塑性。b.降低熱影響區(qū)硬度。c.提高斷裂韌性。d.改善疲勞強(qiáng)度。e.恢復(fù)或提高冷成型中降低的屈服強(qiáng)度。
提高抗應(yīng)力腐蝕的能力。
進(jìn)一步釋放焊縫金屬中的有害氣體，尤其是氫，防止延遲裂紋的發(fā)生。
