電站閥門密封面堆焊材料探討

隨著能源工業(yè)的發(fā)展, 高溫高壓電站閥門需要量越來越大。國外電站閥門密封面大部分采用鉆基司太立合金堆焊, 國內采用焊條堆焊較多。為適應電站閥門長期在高溫高壓的過熱蒸汽和水介質條件下工作的情況, 密封面新材料的研究工作側重于高溫高壓條件下各種性能的試驗。試驗結果表明新材料各種主要性能已達到和超過鉆基合金水平, 價格低廉, 資源立足于國內。堆焊工藝簡單, 在中小口徑產品上可以冷焊, 是一種較理想的新型鐵基電站閥門代鉆堆焊材料。堆焊試驗的基體金屬為和鋼, 焊材選用必或必全過渡型高合金堆焊焊條表, 設備選用一硅整流焊機。堆焊金屬中,C、Si、Mn、Cr、Mo、B等元素通過焊條藥皮過渡。手工電弧堆焊為多層焊,密封面堆焊層高為加工后為。取樣化驗, 檢查常溫和高溫硬度, 反復調整堆焊合金成分, 檢查閥門各種使用性能和理化性能, 滿足各種性能要求之后, 進行堆焊工藝評定和抗裂性試驗。

新材料堆焊金屬的化學成分是鐵基C—Cr—Mn系統等強化元素組成。由于采用 厚藥皮的堿性手工電弧焊條堆焊, 大量合金元素通過電弧熔化藥皮過渡。因此, 堆焊時工藝規(guī)范對堆焊金屬的化學成分有一定的影響。在實際批量生產過程中, 手工電弧堆焊工藝規(guī)范不可能恒定不變, 但變化不大, 完全能夠控制在一定范圍內。在設計新材料的堆焊金屬化學成分范圍時, 充分考慮了這一因素, 即堆焊工藝規(guī)范在一定范圍內變化, 堆焊金屬化學成分也相應地在一定范圍內變化, 但堆焊金屬的使用性能兩種材料堆焊金屬的高溫硬度是在日本產AVK—A高溫硬度計上測定的, 載荷為, 加載秒, 試塊用SF—6T手工電弧焊條堆焊,每種溫度測三點。從高溫硬度隨溫度變化曲線可知, 一合金起始硬度雖然稍低,但曲線下降平緩, 具有與鉆基合金相似斜率的高溫硬度曲線, 即具有良好的紅硬性, 而紅硬性直接影響高溫閥門密封面的使用壽命。

兩種材料堆焊金屬的高溫抗擦傷試驗是在CJ—11型直動式高溫擦傷試驗機上進行的。高溫高壓抗擦傷試驗是模擬閘閥密封面的使用狀態(tài), 檢驗堆焊金屬材料抗金屬間磨損性能的試驗。閥門密封面在啟閉時受很大的擠壓力, 隨著溫度的提高, 金屬硬度和強度逐漸降低, 金屬間的抗擦傷性能也相應降低。高溫擦傷結果用擦深比擦傷深度件摩擦行程表示, 擦深比越小, 抗擦傷性能越好。表試驗數據證明, 在相同試驗條件下, 一堆焊合金的擦深比與鉆基合金幾乎相同, 抗高溫擦傷性能能電站閥門密封面堆焊合金應具有較好的熱態(tài)組織穩(wěn)定性, 即堆焊密封面長時間在高溫狀態(tài)下工作, 冷卻至室溫時硬度不應降低。從圖曲線可以看出, 一與經℃不同保溫時間后空冷, 常溫硬度均有所提高。由于兩種堆焊合金分別含有、。等元素, 有一定的沉淀硬化作用。隨著保溫時間的增加,一堆焊合金硬度的增加平緩穩(wěn)定。試驗結果表明,一合金的熱態(tài)組織穩(wěn)定性適用于高溫狀態(tài)下工作。熱疲勞試驗是考核堆焊合金在冷熱交變作用下抗裂紋產生的能力, 是以堆焊金屬出現裂紋的循環(huán)次數來評價的。一般認為, 如果把堆焊試件加熱到工作溫度, 然后空冷或水冷, 循環(huán)次數越多, 堆焊金屬的抗熱疲勞性能越好。如果循環(huán)次后堆焊金屬不發(fā)生裂紋, 證明堆焊金屬抗熱疲勞性能已能滿足使用要求。試驗是在外徑劍, 內徑動, 厚的圓環(huán)上進行的。熱循環(huán)工藝為℃ , 保溫分。從表可以看出一堆焊金屬的抗熱疲勞性能優(yōu)于鉆基合金。

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