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華惠州熱電應用，現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合金，根據閥使用條件及基體材料牌號的不同要選用不同的工藝進行熱處理。使用超聲波檢測熱壁加氫反應器時，發現剝離裂紋。采用奧氏體不銹鋼雙絲帶極埋弧堆焊2．25Cr―1Mo鋼試板，根據奧氏體不銹鋼的焊接性，提出了合理的焊接工藝參數。通過對2．25Cr-1Mo奧氏體不銹鋼堆焊試件，模擬加氫反應器不同工況條件下運行試驗，然后對堆焊試件解剖，并進行無損檢驗、力學性能測試、顯微組織觀察等，分析堆焊層熔合區剝離的原因及形成過程，為以后加氫反應器的安全運行和完善操作條件提供依據。本系列減壓閥屬于先導活塞式減壓閥。由主閥和導閥兩部分組成。主閥主要由閥座、閥閥盤、活塞、缸套、彈簧等零件組成。導閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調節彈簧等零件組成。通過調節調節彈簧壓力設定出口壓力，利用膜片傳感出口壓力變化，通過導閥啟閉驅動活塞調節主閥節流部位過流面積的大小，實現減壓穩壓功能。本產品主要用于蒸汽管路，超減壓穩壓作用。

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，具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化，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

     上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,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定的奧氏體。

     奧氏體不銹鋼的發展很快，為了適應不同條件的需要，在原有的基礎上，改變碳的含量或添加其他合金元素，賦予了這類不銹鋼更優良的性能。

     (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，可能會使產生晶間腐蝕的敏化溫度范圍擴大，出現晶間腐蝕的敏化時間縮短，而產生不利影響，在熱處理或使用時應予以注意。

     (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中的抗點腐蝕性能，以OCr18 NO和OCr17Ni12Mo2N兩種奧氏體不銹鋼比較，前者抗點蝕指數只為18，而后者的抗點蝕指數可達27, OCr17Ni12Mo2N抗點蝕能力遠高于OCr18Ni9鋼。

奧氏體不銹鋼牌號對比

GB(中國)　ASTM(美國) JIS(日本) DIN(德國)

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上演變，主要有以下幾方面的重要發展：

1) 加Mo改善點蝕和耐縫隙腐蝕

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度

4) 加Ni改善抗應力腐蝕性能.

5) 加S、Se改善切削性和構件表面精度.

機械性能

20℃溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機械性能

高溫下高合金奧氏體不銹鋼的強度(Rp0.2MPa)

   (1) ZGICr18N19(12CrlSNi9)鋼零件密封面堆焊后的熱處理
    采用這類密封面的閥門一般都使用在腐蝕介質中或超低溫條件下。
    基體材料為ZGICr18N19的閥件在堆焊密封面時，由于焊接熱的影響，不可避免的有碳化鉻(Cr23C6)祈出在晶界上，同時使熱影響區域奧氏體的馬氏體點上升。為了消除焊接應力，改善耐腐蝕性能及低溫韌性，堆焊后通常應重新進行固溶處理。但是在某些情況下，如當閥門適用弱腐蝕性介質或采用熱影響區極小的噴焊法形成密封面時，并且進行固溶處理又有困難時，可只進行除應力熱處理。此時的加熱溫度也應低些，一般用380℃～
    除應力熱處理工藝曲線如圖j -16所示。圖5-16  ZGICr18Ni9鋼零件密封面堆焊后的除應力熱處理工藝曲線

(2) ZGICrlSNi9T1(12Cr18\19T1)鋼零件密封面堆焊后的熱處理采用這類密封面的閥門一般都使用在腐蝕介質中或高溫條件下。
    基體材料為ZGICr18N19T1的閥件在堆焊密封面時，由于焊接熱的影響，有時也有碳化鉻析出在晶界上。為了消除焊接應力，改善耐腐蝕性能及高溫性能，在堆焊后要進行適當的熱處理。aws標準中的ercocr—a焊絲和填充絲熔敷的焊縫金屬特點是分布在鈷鉻鎢固溶體基體中由約13％的碳化物共晶體網絡組成的亞共晶體組織。其結果是使材料具有抗低應力磨損性能與抵抗某種程序沖擊所必要的韌性的結合。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下的抗擦傷性能。基體中高的合金元素含量能提供的抗腐蝕性和抗氧化性。鈷基合金不發生同素異形轉變，鈷基合金的熔敷金屬處于熱態（650℃以下）時，其硬度降低并不明顯，只有當溫度升高到650℃以上時，硬度才明顯下降，當溫度恢復到熱態以下時，其硬度又回復到接近原始的硬度。也就是當母材進行焊后熱處理時，密封面的性能不會損失。電站閥門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，在堆焊時易產生夾渣和裂紋等缺陷。根據需要采用加工試件方法進行深孔堆焊d802工藝試驗。在工藝試驗過程中找出了易產生缺陷的原因。

①焊材表面污染。

②焊材吸濕。

③母材及填充金屬內含有較多雜質和油污。

④閥體焊接部位剛性大（特別是dn32～50mm）。

⑤預熱及焊后熱處理工藝規范選用不當。

⑥焊接工藝參數選用不當。

⑦焊接材料選擇不當等。

閥體在鈷基合金堆焊中產生裂紋的原因主要是閥體剛性大。在焊接過程中電弧形成熔池，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，在這種應力作用下很快使焊層與母材形成一種內拉應力，將焊層拉裂。在加工焊接部位時應嚴禁出現尖角。預熱溫度過低，在焊接過程中熱量快速散發。層間溫度過低，焊層冷卻速度過快對于堆焊材料來說是很不利的。焊材鈷基合金本身具有很高的紅硬性，在500～700℃工作時，硬度能保持300～500hb，但是其韌性低，抗裂性較差，容易形成結晶裂紋或冷裂紋，故焊前必須進行預熱。預熱溫度視工件大小而定，一般預熱范圍取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。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焊，必須保證層間溫度≥250*（2，在中間收弧，收弧時應慢速提起焊條。工件焊前進爐（250℃）加熱至350十20℃，保溫1．5h后進行施焊，每層焊完后清除焊渣。同時控制層間溫度≥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，當爐溫dn≥32mm閥體應將堆焊坡口加工成u形，來解決堆焊鈷基合金時產生剛性過大引起的收縮性不均勻的問題。在堆焊操作前，將工件清理干凈，工件進爐（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。閥體焊接全部結束后立即進爐（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。

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