F92阀体深孔密封面堆焊D802的研究

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Study on deep·hole sealing surface th hardfacing D802 in F92 valve b0dyXIA Ming-min，ZHANG Jian-hua，HE Bai-qin(Nantong Power-smfion Valve Co.，Ltd，Rugao 226572，China)Abstract：By the cracking mechanism an alysis and test research，make F92 body de印 hole sealing sat-face D802 surfacing welding crack reduction，quality stability.Product overlaying a qualified rate above98% 。

Key words：sealing surface；F92；D802；comprehensive stress1 概述随着我国火电事业的不断发展，超(超)临界火电机组的运用越来越多，F92材料以其优异的性能发挥着重要作用。F92材料阀体密封面深孔堆焊D802的过程中(特别是 DN10～DN50密封面的堆焊)，存在着合格率低，焊后裂纹，及延时裂纹频次较高的问题♀决的办法大多数是补焊，甚至是多次补焊。不仅提高了生产成本，延长了生产周期，多次补焊还导致密封面周围组织的性能变坏，影响使用寿命，留下安全隐患。经过对 F92阀体深孔密封面堆焊 D802多次的研究及试验，较好地解决了堆焊难题，使堆焊-次成功率达到98%以上。

2 材料特性2.1 F92F92材料成分及力学性能如表 1和表2所示。

F92材料是在 F91材料的基础上进行了改进，成分的主要变化是 -0.5%Mo1.80%W 4×10～B，其性能变化主要体现在600oC以下100 000h蠕变强度比 F91提高约 30%，高温强度 与 F91之 比为113MPa：85MPa。由于 w 的增加，钨的特殊碳化物阻止钢的晶粒长大，降低了钢的过热敏感性，材料的红硬性和回火稳定性得到了提高。在冷却过程中，过冷奥氏体更加稳定，空淬能力强。微量硼的增加，提高了钢的淬火强度和耐热钢的高温强度，改善了切削加工性能。但是奥氏体晶粒长大的倾向加大，回火脆性的倾向加大。由于 F92材料合金总量更高，导热性能较差，在热处理和焊接过程中应力较大和应力分布不均匀的问题是主要矛盾。

表 1 F92材料化学成分 wt%作者简介：夏明民(1953-)，男，江苏如皋人，工程师，主要从事热处理焊接研究。

2012年第6期 阀 门表 2 F92材料力学性能2.2 D802D802是-种钴铬钨合金焊芯、钛钙型药皮的堆焊用焊条 (表 3)，宜采用直流反接。堆焊金属在1 000oC仍具有良好的耐磨性及耐腐蚀性。堆焊层硬度≥40HRC。D802含碳量高，合金总量高，高温耐磨性能、高温强度及高温耐蚀性能好，适用于高温高压电站阀门的密封面堆焊。但是焊接性能较差，对焊接工艺的要求很高，随着施焊面积的加大，焊接裂纹及延时裂纹上升趋势明显。阀体密封面堆焊的-次合格率较低。

表3 I)802焊条成分 wt%3 开裂机理F92和D802两种材料的强度和硬度较高，塑性和韧性较低。在堆焊过程中，DN20以下的阀体出现堆焊裂纹的概率几乎为零，随着阀门公称尺寸的加大，裂纹呈上升趋势。根据裂纹产生的现象，进行了原因分析。当阀门公称尺寸≤DN20时，热应力 组织应力 焊接应力 其他应力 DN32时，热应力 组织应力 焊接应力 其他应力>F92的抗拉强度，其堆焊后裂纹产生的概率明显增加。延时裂纹是由于焊件应力接近临界应力，组织转变不完全，焊件在加工后仍存在残余奥氏体向淬火马氏体转变，这种组织的存在是延时裂纹出现的原因。

4 焊接工艺密封面堆焊的关键是合理的堆焊接工艺和堆焊过程中严格的工艺控制。在焊接过程中既要保证很好的熔合，不产生夹渣或气孔，又要严格控制好热输入和层间温度，将焊接应力降至最小范围。避免在堆焊过程中产生裂纹。通过多次试验，优选出-套比较合理的工艺参数 (表 4)。具体操作要点是焊条直径宜小，焊接电流宜小，焊接速度宜快，焊接层高宜薄，层间温度必须严格控制。

表 4 手工电桓(SMAW)"I-艺条件5 焊后热处理工艺F92材料受合金含量较高的影响过冷奥氏体比较稳定，马氏体转变结束点低，转变区域宽 (M。

为388oC，Mf为 105oc)，过冷奥氏体完全转变为马氏体的时间较长，组织转变过程中会形成较大的组织应力。同时材料的导热性较差，组织转变的快慢会形成不均匀的应力分布，这是形成焊件裂纹及延时裂纹的重要因素。因此制定焊后热处理工艺重点考虑的是最大限度的降低焊件热应力和组织应力，保证组织转变完全和充分，不让淬火马氏体出现在经过焊后热处理的焊件上 (图1)。具体工艺步骤为阀体密封面堆焊后立即进炉 (炉温300oc)缓冷，时间2-3h 以每小时≤150oC的速度升温到780oC-保温4～5h 以每小时≤150oC的速度冷却到300oC-300℃以下打开炉门冷却到 100oC以下出炉。

t图 1 焊后热处理工艺曲线阀 门 2012年第6期6 阀体堆焊结构改进阀体密封面 (图2)堆焊的原工艺采取密封面满堆焊-焊后热处理-粗加工密封面-打中间孔-精加工密封面的方法，此工艺存在施焊面积大及堆焊层厚的问题，由于 F92和 D802刚性强而韧性低，在完成堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易引起密封面开裂。另外，深孔焊焊接的可视性差，焊条须接长，在整个焊接过程中孔内充满烟雾，焊工仅凭经验操作，执行工艺的稳定性无法保证，造成堆焊质量的波动。

---1-，图2 改进前的F92阀体堆焊工艺图针对阀体堆焊中存在的问题，将密封面满堆焊改变为局部堆焊。以DN50阀体为例，先打中孔后堆焊密封面，中孔孔径为 30mm，孔深≥lOmm，保证施焊面积达到密封面堆焊的加工宽度。这个改进减少了施焊面积，节约了 D802焊条，提高了堆焊效率，将综合应力降到-个比较安全的范围之内，解决了开裂的问题。为了改善堆焊工况，施焊前，在斜孔位置中间打-个 10～12mm的通孔，斜孔和中孔相通 (图3)，插人金属软管，通向引风机吸烟。这个措施消除了烟雾，视场清晰，执行工艺有了保证。

管图 3 改进后的F92阀体堆焊工艺图7 结语连续两批小批量验证生产试验 (第 1批6只阀体，第2批8只阀体)，按 GB/T 9443-2007标准进行渗透探伤，14只阀体密封面均未见裂纹，-次合格率达到 100%。经过工艺方法和工艺结构的改进，解决了F92阀体密封面深孔堆焊D802的技术难点，为新材料密封面堆焊提供了可靠的保证。