电站阀门阀体密封面深孔堆焊工艺分析
文章主要分析了电站专用阀门阀体封闭性堆焊的程序和技术，经过技术实验，选择出一种最合适的阀体封闭面堆焊技术方法。

标签：电站阀门；钴基合金STL6；密封面堆焊
1 概述
电站专用阀门大多在五百四十摄氏度的水蒸气中作业，所以制造阀门的材料要选择含碳量为2.5%含Cr、Mo、V含量均小于1.5%的材料或者合金结构钢，封闭阀体面使用的材料最好为钴铬钨合金D802型号的焊条。

在GB984规范中使用D802对应其种类EDCoCr-A，就等于AWS中的ERCoCr-A功能。

D802这种型号的材料能够在温度高压强高的状态下持续作业，拥有很好的抗磨性质、耐冲击、耐氧化、耐侵蚀和耐汽蚀。

2 钴基合金性能
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。

这种方式能够使材料中含有抵抗低应力损耗能力以及抵挡某步骤中出现的冲击力所需要的韧性的完满综合。

以钴为基加入其他合金元素形成的合金能够抵抗金属之间因为摩擦产生的损耗，尤其在重负荷情况下。

材料中含有较好的合金材料还具有最优的抗蚀性以及抗氧性。

钴合金不会因为同种元素发生变化而发生形状的改变，其在六百五十摄氏度以下硬度不会发生多大的变化，只要在这个温度以上硬度才会有显著的降低，当温度下降至六百五十摄氏度时，其硬度又会恢复。

就是说当主要材料焊接之后开展热处置时，封闭面的功能不会有损耗。

3 阀体密封面堆焊
电站使用的专用阀门是在阀体中间有孔的位置采取电焊措施进行堆焊钴铬钨合金制造成阀门底座封闭面，图1为其结构图，因为封闭面在整个阀门中心孔比较深的地方，进行堆焊的时候容易出现缝隙或者夹渣等现象。

按照需求使用试验品对堆焊材料D802开展深孔堆焊技术实验。

在技术实验时找到了导致堆焊不完美存在缺陷主要有七点原因：①焊材外层含有杂质。

②焊材潮湿不干燥。

③主要材料以及需要填充的材料中有很多废料或者油迹。

④阀门本身焊接的地方刚度强。

⑤在堆焊前预热处理以及堆焊后处理的方式不恰当。

⑥焊接技术参变量选择的不适合。

⑦焊接使用的材料不适宜。

4 分析与处理
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。

堆焊前预热温度达不到要求，在焊接的时候温度达不到需要的热量。

当焊接位置温度不高时，焊接的地方热量迅速变冷会损害堆焊材料。

用于堆焊的钴合金自身的硬性较高，作业热量达到五百到七百摄氏度时，硬度仍然在三百到五百的硬度，但是它的韧性和抗裂性能就很差，冷却过快很容易就出现缝隙，所以在堆焊之前一定要先预热。

由堆焊物件的大小决定预热的温度，普遍采取的温度在三百五到五百摄氏度。

堆焊之前，焊条上的保护皮一定是完好无缺的，防止潮湿。

堆焊之前放在一百五十摄氏度的保温桶内进行一小时的烘烤。

进行堆焊的孔圆弧状的R角在技术允许的范围内可以使用最大值，普遍R≥3毫米。

内径在十毫米到二十五毫米的较小的孔，可以使用焊条在孔底部满焊，如图2，一定要确保焊接位置的温度在二百五摄氏度以上，终止点设置在中间，焊接到最后要速度较慢的把焊条提起来。

配件堆焊之前温度要在二百五十摄氏度，加热到三百五到三百七摄氏度，保持十五个小时再开展堆焊，每一部分焊接完成后清理干净焊渣。

并且掌控位置温度要一直在二百五十摄氏度以上，堆焊结束后清理焊渣。

阀体堆焊之后要马上放在四百五十度的炉内进行保温，等阀体或者炉内温度达到六百九十到七百三十摄氏度时关火，保温两个小时之后伴随炉子冷却阀体冷却，当炉子温度在二百五十摄氏度以下拿出冷却到常温之后再开展下一步骤的作业。

DN≥32mm阀体应将堆焊坡口加工成U形（图3），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內应力的作用，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。

5 结束语
电站专用阀门的阀体封闭性堆焊技术通过持续的完善，最后堆焊技术方法得到最后的方案。

进行了少量的实验制造之后，阀体通过加工、堆焊作业、没有损坏检测之后整体合格。

电站专用阀门商品的研发工作开展的很完满，商品的合格率得到了保障，商品被广泛的投入到建设中。

参考文献
[1]ASME锅炉及压力容器规范第Ⅱ卷材料篇[M].北京：中国石化出版社，2004.
[2]沈阳高中压阀门厂.阀门制造工艺[M].北京：机械工业出版社，1984.。