阀门密封面堆焊

卡绿巨人

阀门的安全性和可靠性是十分重要的，阀门应具有选材合理，强度可靠，密封稳定，动作灵敏等基本要求与功能。

强度不可靠与动作不灵敏都可能会造成阀门本身或系统的破坏而产生重大事故以致人身伤亡。

密封性能的不稳定将直接影响阀门的寿命而产生介质的内泄或外漏，会造成经济损失与环境污染。

阀门密封面质量是影响阀门寿命的主要因素之一。为了提高阀门产品的使用寿命，许多国家都在密封面材料的研究方面狠下功夫。

我国阀门密封面堆焊材料和堆焊工艺研究是从60年代初开始的。随着大庆油田的开发，阀门需要量骤增。油田用户普遍反映阀门存在两大质量问题。

一是密封面质量不高，表现为内漏，造成许多重大质量事故；

二是阀门填料质量不好，表现为外漏。短期报废的阀门堆积如山，给油田的开发造成了巨大损失。

70年代初，原第一机械工业部向有关研究单位和阀门厂下达了阀门基础件 — 阀门密封面寿命攻关计划。从此阀门堆焊材料，工艺性能试验方法的研究有了迅速发展。

擦伤、冲蚀与腐蚀等均会破坏阀门密封面。密封副材料成分和金属组织、表面处理工艺、硬度与硬度差、比压和吻合度等诸多因素，都能影响阀门密封面的质量。

研究密封面失效的主要形式，分析产生失效的原因，是研究提高阀门质量与使用奉命的有效途径。

各类阀门密封面特点及失效形式：

每一种阀门都在不同工作参数下开启和关闭，因此不同的温度、压力、介质又对阀门密封面材料有不同的要求。

在阀门密封面部位堆焊一层具有特殊性能的台金，其目的是提高阀门密封面的抗擦伤、抗腐蚀、抗冲蚀及抗高温等综合性能，不但降低了成本，而且提高了阀门的使用寿命。

所谓“堆焊”，就是在工件表面堆焊一层特殊的具有耐磨，抗腐蚀，抗氧化的材料。使工件有足够的硬度，耐磨性和耐腐蚀性，满足阀门的使用要求，并且操作简单。但如果想要获得满足设计及使用要求的阀门堆焊面，必须严格按照作业指导书以及操作要求进行，同时要根据母材（工件材料）及焊接方法选取适当的焊接材料。

目前，常用的堆焊合金有钴基合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等堆焊材料。其中钴基合金具有良好的高温性能，优异的热强性、耐蚀性及耐热疲劳性能，比铁基，镍基合金的抗磨损、抗腐蚀性能好。所以在阀门研制和生产制造中，钴基硬质合金被广泛应用到各类阀门壳体和密封面的堆焊中。

这些合金材料被制成电焊条、焊丝 ( 含药芯焊丝) 、焊剂 ( 含过渡合金型焊剂) 和合金粉末等, 采用手工电弧焊、氧-乙炔焰焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊和等离子弧焊等方法堆焊。

选用阀门密封面堆焊材料一般根据阀门的使用温度、工作压力和介质的腐蚀性, 或阀门的类型、密封面结构形式、密封比压和许用比压, 或企业生产制造条件、设备加工能力和堆焊技术能力及用 户要求。

焊接坡口示意图：

密封面是阀门的关键部位, 其质量直接影响阀门的使用寿命。合理地选择阀门密封面的材料是提高阀门使用寿命的重要途径之一。在阀门密封面材料选用时应避免走入误区。

误区 1:

阀门密封面材料的硬度高其耐磨损性能就好。实验表明, 阀门密封面材料的耐磨损性能是由 其金属材料的组织结构所决定的。有些以奥氏体为基体加少量硬质相结构的金属材料其硬度并不很高, 但其耐磨损性能很好。阀门密封面具有一定的高硬度是为避免被介质中硬杂物垫伤和划伤。综合考虑, 硬度值HRC35~ 45 为宜。

误区 2:

阀门密封面材料的价格高其性能就好。材料的价格是其本身的商品特性, 而材料的使用性能是其物理特性, 两者没有必然联系。钴基合金中金属钴来源于进口, 价格较高, 因而钴基合金材料价格就高。钴基合金的特点是高温耐磨性能好, 而用在常温、中温工况, 则价格/ 性能比较高。在阀门密封面材料选用时应选择价格/ 性能比较低的材料。

误区 3:

阀门密封面材料在某一强腐蚀性介质中耐蚀性良好, 就一定适应其他腐蚀性介质。金属材料的耐腐蚀性有其复杂的机理, 一种材料在某一强腐蚀介质中耐蚀性能良好, 而条件稍有变化, 如温度或介质浓度等改变, 则耐蚀性能即改变。对另一种腐蚀性介质, 其耐蚀性能变化更大。金属材料的耐腐蚀性只能通过实验得知, 借鉴有关资料必须了解其相关条件, 切不可盲目借鉴。

焊后热处理

焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。

消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度（Ac1以下）和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。

焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。

焊后热处理的目的：

• 松弛焊接残余应力
• 稳定结构的形状和尺寸，减少畸变。
• 改善母材、焊接接头的性能。包括  a.提高焊缝金属的塑性。b.降低热影响区硬度。c.提高断裂韧性。d.改善疲劳强度。e.恢复或提高冷成型中降低的屈服强度。
• 提高抗应力腐蚀的能力。
• 进一步释放焊缝金属中的有害气体，尤其是氢，防止延迟裂纹的发生。