奧氏體不銹鋼減壓閥密封面堆焊

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    之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹奧氏體型不銹耐酸鋼零件的密封面一般堆焊鉆鉻鎢硬質(zhì)合金，根據(jù)閥使用條件及基體材料牌號(hào)的不同要選用不同的工藝進(jìn)行熱處理。使用超聲波檢測(cè)熱壁加氫反應(yīng)器時(shí)，發(fā)現(xiàn)剝離裂紋。采用奧氏體不銹鋼雙絲帶極埋弧堆焊2．25Cr―1Mo鋼試板，根據(jù)奧氏體不銹鋼的焊接性，提出了合理的焊接工藝參數(shù)。通過(guò)對(duì)2．25Cr-1Mo奧氏體不銹鋼堆焊試件，模擬加氫反應(yīng)器不同工況條件下運(yùn)行試驗(yàn)，然后對(duì)堆焊試件解剖，并進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)、力學(xué)性能測(cè)試、顯微組織觀(guān)察等，分析堆焊層熔合區(qū)剝離的原因及形成過(guò)程，為以后加氫反應(yīng)器的安全運(yùn)行和完善操作條件提供依據(jù)。本系列減壓閥屬于先導(dǎo)活塞式減壓閥。由主閥和導(dǎo)閥兩部分組成。主閥主要由閥座、閥閥盤(pán)、活塞、缸套、彈簧等零件組成。導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力，利用膜片傳感出口壓力變化，通過(guò)導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動(dòng)活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過(guò)流面積的大小，實(shí)現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。本產(chǎn)品主要用于蒸汽管路，超減壓穩(wěn)壓作用。

奧氏體不銹鋼減壓閥密封面堆焊

奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來(lái)的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。

奧氏體不銹鋼的成分特點(diǎn)

     上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥奧氏體不銹鋼基本的合金元素是鉻和鎳，代表性的牌號(hào)是含鉻為18%左右、含鎳為8%左右的鉻一鎳奧氏體不銹鋼，常稱(chēng)為18 -8不銹鋼。鉻和鎳的元素配比基本上保證了鋼的組織是穩(wěn)定的奧氏體。

     奧氏體不銹鋼的發(fā)展很快，為了適應(yīng)不同條件的需要，在原有的基礎(chǔ)上，改變碳的含量或添加其他合金元素，賦予了這類(lèi)不銹鋼更優(yōu)良的性能。

     (1)降低碳的含量或加人鈦、鉻元素，可提高耐晶間腐蝕性能，鈦或鉻的加人量有一定的要求，銅加人鉻一鎳奧氏體不銹鋼中，會(huì)提高在硫酸中的耐腐蝕性，但加人某些鉻一錳一氮不銹鋼中時(shí)，可能會(huì)使產(chǎn)生晶間腐蝕的敏化溫度范圍擴(kuò)大，出現(xiàn)晶間腐蝕的敏化時(shí)間縮短，而產(chǎn)生不利影響，在熱處理或使用時(shí)應(yīng)予以注意。

     (2)加人硅并提高鉻、鎳等元素的含量，可提高不銹鋼在濃硝酸中的耐腐蝕性。

     (3)奧氏體不銹鋼中加人鉑或氮元素，可以提高在含有氛離子介質(zhì)中的抗點(diǎn)腐蝕性能，以O(shè)Cr18 NO和OCr17Ni12Mo2N兩種奧氏體不銹鋼比較，前者抗點(diǎn)蝕指數(shù)只為18，而后者的抗點(diǎn)蝕指數(shù)可達(dá)27, OCr17Ni12Mo2N抗點(diǎn)蝕能力遠(yuǎn)高于OCr18Ni9鋼。

奧氏體不銹鋼牌號(hào)對(duì)比

GB(中國(guó))　ASTM(美國(guó)) JIS(日本) DIN(德國(guó))

1Cr17Ni7 301 SUS301 X12CrNi177

1Cr18Ni9 302 SUS302 X12CrNi188

1Cr18Ni10 303 SUS303 X12CrNiS188

00Cr19Ni10 304L SUS304L X2CrNi189

0Cr17Ni12Mo2 316 SUS316 X5CrNiMo1810

00Cr17Ni14Mo2 316L SUS316L X2CrNiMo1810

0Cr18Ni10Ti 321 SUS321 X10CrNiTi189

0Cr19Ni13Mo3 317 SUS317 X2CrNiMo1816

0Cr18Ni9 304 SUS304 X5CrNi189

奧氏體不銹鋼牌成分

在18-8型不銹鋼的成分基礎(chǔ)上演變，主要有以下幾方面的重要發(fā)展：

1) 加Mo改善點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕

2) 降C或加Ti、Nb，減少晶間腐蝕傾向

3) 加Ni和Cr改善高溫抗氧化性和強(qiáng)度

4) 加Ni改善抗應(yīng)力腐蝕性能.

5) 加S、Se改善切削性和構(gòu)件表面精度.

機(jī)械性能

20℃溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機(jī)械性能

高溫下高合金奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度(Rp0.2MPa)

   (1) ZGICr18N19(12CrlSNi9)鋼零件密封面堆焊后的熱處理
    采用這類(lèi)密封面的閥門(mén)一般都使用在腐蝕介質(zhì)中或超低溫條件下。
    基體材料為ZGICr18N19的閥件在堆焊密封面時(shí)，由于焊接熱的影響，不可避免的有碳化鉻(Cr23C6)祈出在晶界上，同時(shí)使熱影響區(qū)域奧氏體的馬氏體點(diǎn)上升。為了消除焊接應(yīng)力，改善耐腐蝕性能及低溫韌性，堆焊后通常應(yīng)重新進(jìn)行固溶處理。但是在某些情況下，如當(dāng)閥門(mén)適用弱腐蝕性介質(zhì)或采用熱影響區(qū)極小的噴焊法形成密封面時(shí)，并且進(jìn)行固溶處理又有困難時(shí)，可只進(jìn)行除應(yīng)力熱處理。此時(shí)的加熱溫度也應(yīng)低些，一般用380℃～
    除應(yīng)力熱處理工藝曲線(xiàn)如圖j -16所示。圖5-16  ZGICr18Ni9鋼零件密封面堆焊后的除應(yīng)力熱處理工藝曲線(xiàn)

(2) ZGICrlSNi9T1(12Cr18\19T1)鋼零件密封面堆焊后的熱處理采用這類(lèi)密封面的閥門(mén)一般都使用在腐蝕介質(zhì)中或高溫條件下。
    基體材料為ZGICr18N19T1的閥件在堆焊密封面時(shí)，由于焊接熱的影響，有時(shí)也有碳化鉻析出在晶界上。為了消除焊接應(yīng)力，改善耐腐蝕性能及高溫性能，在堆焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。aws標(biāo)準(zhǔn)中的ercocr—a焊絲和填充絲熔敷的焊縫金屬特點(diǎn)是分布在鈷鉻鎢固溶體基體中由約13％的碳化物共晶體網(wǎng)絡(luò)組成的亞共晶體組織。其結(jié)果是使材料具有抗低應(yīng)力磨損性能與抵抗某種程序沖擊所必要的韌性的結(jié)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(tài)下的抗擦傷性能?；w中高的合金元素含量能提供的抗腐蝕性和抗氧化性。鈷基合金不發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變，鈷基合金的熔敷金屬處于熱態(tài)（650℃以下）時(shí)，其硬度降低并不明顯，只有當(dāng)溫度升高到650℃以上時(shí)，硬度才明顯下降，當(dāng)溫度恢復(fù)到熱態(tài)以下時(shí)，其硬度又回復(fù)到接近原始的硬度。也就是當(dāng)母材進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，密封面的性能不會(huì)損失。電站閥門(mén)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(shí)易產(chǎn)生夾渣和裂紋等缺陷。根據(jù)需要采用加工試件方法進(jìn)行深孔堆焊d802工藝試驗(yàn)。在工藝試驗(yàn)過(guò)程中找出了易產(chǎn)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(nèi)含有較多雜質(zhì)和油污。

④閥體焊接部位剛性大（特別是dn32～50mm）。

⑤預(yù)熱及焊后熱處理工藝規(guī)范選用不當(dāng)。

⑥焊接工藝參數(shù)選用不當(dāng)。

⑦焊接材料選擇不當(dāng)?shù)取?/p>

閥體在鈷基合金堆焊中產(chǎn)生裂紋的原因主要是閥體剛性大。在焊接過(guò)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(yù)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(yīng)力作用下很快使焊層與母材形成一種內(nèi)拉應(yīng)力，將焊層拉裂。在加工焊接部位時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁出現(xiàn)尖角。預(yù)熱溫度過(guò)低，在焊接過(guò)程中熱量快速散發(fā)。層間溫度過(guò)低，焊層冷卻速度過(guò)快對(duì)于堆焊材料來(lái)說(shuō)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(shí)，硬度能保持300～500hb，但是其韌性低，抗裂性較差，容易形成結(jié)晶裂紋或冷裂紋，故焊前必須進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度視工件大小而定，一般預(yù)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(nèi)。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(mǎn)焊，必須保證層間溫度≥250*（2，在中間收弧，收弧時(shí)應(yīng)慢速提起焊條。工件焊前進(jìn)爐（250℃）加熱至350十20℃，保溫1．5h后進(jìn)行施焊，每層焊完后清除焊渣。同時(shí)控制層間溫度≥250c，堆焊全部完成后清除焊渣。閥體焊后必須立即進(jìn)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(dāng)爐溫dn≥32mm閥體應(yīng)將堆焊坡口加工成u形，來(lái)解決堆焊鈷基合金時(shí)產(chǎn)生剛性過(guò)大引起的收縮性不均勻的問(wèn)題。在堆焊操作前，將工件清理干凈，工件進(jìn)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面，每層焊完后清除焊渣，同時(shí)須控制層間溫度≥250℃，堆焊全部完成后清除焊渣。再用奧氏體不鋼焊條（高cr、ni含量的不銹鋼焊條）將u形坡口焊滿(mǎn)。閥體焊接全部結(jié)束后立即進(jìn)爐（450℃）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。

    如果閥門(mén)使用于腐蝕性介質(zhì)，堆焊后重新進(jìn)行穩(wěn)定處理；如果閥門(mén)使用在高溫條件下，堆焊后可進(jìn)行除應(yīng)力熱處理。其加熱溫度要高些，一般選用j00℃-600℃。除應(yīng)力熱處理工藝曲線(xiàn)如圖5—17所示。圖5-17  ZGICr18Ni9Ti鋼密封面堆焊后的除應(yīng)力熱處理工藝曲線(xiàn)與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求