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(nèi)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(zhì)條件下工作的情況, 密封面新材料的研究工作側(cè)重于高溫高壓條件下各種性能的試驗。試驗結(jié)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(nèi)。堆焊工藝簡單, 在中小口徑產(chǎn)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(diào)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(tǒng)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(chǎn)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(nèi)。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(nèi)變化, 堆焊金屬化學成分也相應地在一定范圍內(nèi)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(chǎn)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(jié)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(shù)據(jù)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(jīng)℃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(jié)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(chǎn)生的能力, 是以堆焊金屬出現(xiàn)裂紋的循環(huán)次數(shù)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(shù)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(nèi)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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