申请/专利权人：东方电气集团东方汽轮机有限公司

申请日：2018-11-23

公开（公告）日：2021-06-08

公开（公告）号：CN109530894B

主分类号：B23K10/00(20060101)

分类号：B23K10/00(20060101);B23K10/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.06.08#授权;2019.04.23#实质审查的生效;2019.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，属于汽轮机阀座密封面的喷焊制作方法技术领域。本发明的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，包括：步骤1、对待喷焊的阀座密封面加工坡口；步骤2、对坡口进行无损检测；步骤3、将阀座装夹于可翻转的变位机上；步骤4、对坡口进行预热；步骤5、采用等离子喷焊设备对坡口喷焊司太立合金；步骤6、对已喷焊的焊缝层进行后热，然后缓冷至室温；步骤7、对阀座进行焊后去应力回火热处理。本发明工艺流程简单，无需喷焊奥氏体过渡层，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，喷焊效率高，焊缝质量好。

主权项：1.一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于，阀座的材质为马氏体耐热钢、珠光体耐热钢、奥氏体耐热钢或铁基高温合金；包括以下步骤：步骤1、对待喷焊的阀座密封面加工坡口，坡口宽度为5-80mm，坡口形式为R型、U型或V型；步骤2、清理坡口杂质，并对坡口进行无损检测；步骤3、将阀座装夹于可翻转的变位机上，调节变位机可使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态；步骤4、对坡口进行局部预热或对阀座进行整体预热，预热温度为350-600℃；步骤5、采用等离子喷焊设备对坡口喷焊司太立合金，司太立合金焊材的材质为Stellite6#、Stellite8#或Stellite12#；喷焊焊缝形式为单层单道焊、单层多道焊或多层多道焊，每道焊缝厚度为1-6mm；喷焊焊缝过程中道间温度为350-600℃；喷焊焊缝轨迹为环形焊或螺旋形焊，喷焊形成的司太立合金层的焊缝形状呈环形状或螺旋形状；其中，焊接工艺参数为：转移弧电流为80-300A、转移弧电压为15-50V、焊接速度为20-150mmmin、焊材的送给速度为10-80gmin，等离子喷焊枪摆动宽度小于等于坡口宽度；步骤6、对喷焊形成的司太立合金层进行局部后热或对阀座进行整体后热，后热温度为350-600℃，后热保温时间≥10min，然后缓冷至室温；步骤7、对阀座进行焊后去应力回火热处理，回火温度为550-760℃；步骤8、对阀座进行加工形成所需尺寸的阀座，阀座上的司太立合金层的近表面部位将被加工掉，最终加工形成具有司太立合金层的阀座密封面。

全文数据：一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法技术领域本发明涉及一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，属于汽轮机阀座密封面的喷焊制作方法技术领域。背景技术汽轮机的阀座材质主要是耐热钢，如2Cr12NiMoVNb、F91、F92，其焊接性差，易开裂。通常，对于汽轮机高中压阀门中的阀座密封面都需要堆焊司太立合金，司太立合金（Stellite）是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，其焊接性也差，极易开裂。目前在阀座密封面通常采用的堆焊司太立合金方法为：在待堆焊密封面处先用奥氏体焊材打底，然后再堆焊司太立合金，这是由于司太立合金焊接性能差，易开裂，但密封面的司太立合金堆焊层是不允许有裂纹的，所以目前都采用堆焊奥氏体来过渡以达到无裂纹的目的。本发明提出直接在阀座密封面进行等离子喷焊司太立合金的方法，无需堆焊奥氏体焊材来作为过渡层。发明内容本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，无需喷焊奥氏体过渡层，能够在阀座密封面直接等离子喷焊司太立合金。本发明采用的技术方案如下：一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，包括以下步骤：步骤1、对待喷焊的阀座密封面加工坡口；步骤2、清理坡口杂质，并对坡口进行无损检测；步骤3、将阀座装夹于可翻转的变位机上，调节变位机可使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态；步骤4、对坡口进行局部预热或对阀座进行整体预热，预热温度为350-600℃；步骤5、采用等离子喷焊设备对坡口喷焊司太立合金，其中，焊接工艺参数为：转移弧电流为80-300A、转移弧电压为15-50V、焊接速度为20-150mmmin、焊材的送给速度为10-80gmin，等离子喷焊枪摆动宽度小于等于坡口宽度；步骤6、对已喷焊的焊缝层进行局部后热或对阀座进行整体后热，后热温度为350-600℃，后热保温时间≥10min，然后缓冷至室温；步骤7、对阀座进行焊后去应力回火热处理，回火温度为550-760℃。采用本发明时，得益于步骤2，由于对阀座密封面的坡口进行无损检测，能够及时发现坡口可能存在裂纹等不允许存在的缺陷，进行相应的处理，从源头上保证施焊完成后，阀座无裂纹。得益于步骤3，变位机使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态，能够根据需求将阀座的任一待喷焊坡口调整至水平状态或近似水平状态，便于实施喷焊作业；喷焊时，焊接位置是平焊，焊缝质量最佳。得益于步骤4、焊前预热，能够降低焊缝冷却速度，防止产生淬硬组织，降低焊接应力，避免产生焊接裂纹；焊前预热可以是局部预热或整体预热。得益于步骤5，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，无需过渡奥氏体。得益于步骤6，焊后后热，能够降低焊缝冷却速度，防止产生淬硬组织，降低焊接应力，避免产生焊接裂纹。得益于步骤7，能够最大程度的消除焊接应力，确保焊接质量，提高阀座密封面的使用寿命。本发明工艺流程更加简单，无需过渡奥氏体，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，实现司太立合金与阀座基材之间的冶金结合，结合强度与基材相当，喷焊形成的司太立合金层无裂纹，热影响区的韧性好，焊缝稀释率低，喷焊效率高，质量有保障，一次性合格率高。进一步的，步骤1中，坡口形式为R型、U型或V型，坡口宽度为5-80mm。进一步的，步骤2中，无损检测的方法为UT、MT、PT、X射线检测的一种或多种。本领域技术人员容易理解，UT即超声波检测法，MT即磁粉检测，PT即渗透检测。进一步的，步骤4中，预热方式为天然气火焰加热、氧乙炔火焰加热、电磁感应加热或加热炉中加热。进一步的，步骤5中，喷焊焊缝形式为单层单道焊、单层多道焊或多层多道焊，每道焊缝厚度为1-6mm。进一步的，步骤5中，喷焊焊缝轨迹为环形焊或螺旋形焊。环形焊形成的焊缝呈环形状，螺旋形焊形成的焊缝呈螺旋状。进一步的，步骤5中，喷焊焊缝过程中道间温度为350-600℃。道间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降；道间温度过则可能在喷焊过程中产生裂纹。因此，在本发明中，道间温度为350-600℃最佳。进一步的，阀座的材质为马氏体耐热钢、珠光体耐热钢、奥氏体耐热钢或铁基高温合金。如，阀座的材质为马氏体耐热钢时，其材质为2Cr12NiMoVNb、F91或F92。进一步的，司太立合金焊材的材质为Stellite6#、Stellite8#或Stellite12#。当然，等离子喷焊的焊材还可以是镍基自熔合金。进一步的，司太立合金焊材的形式为司太立合金粉末或司太立合金焊丝。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，工艺流程简单，无需喷焊奥氏体过渡层，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，实现司太立合金与阀座基材之间的冶金结合，结合强度与基材相当，喷焊形成的司太立合金层无裂纹，热影响区的韧性好，焊缝稀释率低，喷焊效率高，焊缝质量好，一次性合格率高。附图说明本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是第一种待喷焊的阀座密封面的坡口加工图，其中坡口形式为R型；图2是第二种待喷焊的阀座密封面的坡口加工图，其中坡口形式为U型；图3是第三种待喷焊的阀座密封面的坡口加工图，其中坡口形式为V型；图4是第四种待喷焊的阀座密封面的坡口加工图，其中坡口有多个；图5是第五种待喷焊的阀座密封面的坡口加工图，其中坡口有多个。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本实施例的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，包括以下步骤：步骤1、对待喷焊的阀座密封面加工坡口；步骤2、清理坡口杂质，并对坡口进行无损检测；步骤3、将阀座装夹于可翻转的变位机上，调节变位机可使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态；步骤4、对坡口进行局部预热或对阀座进行整体预热，预热温度为350-600℃；步骤5、采用等离子喷焊设备对坡口喷焊司太立合金，其中，焊接工艺参数为：转移弧电流为80-300A、转移弧电压为15-50V、焊接速度为20-150mmmin、焊材的送给速度为10-80gmin，等离子喷焊枪摆动宽度小于等于坡口宽度；步骤6、对已喷焊的焊缝层进行局部后热或对阀座进行整体后热，后热温度为350-600℃，然后缓冷至室温；步骤7、对阀座进行焊后去应力回火热处理，回火温度为550-760℃。采用本发明时，得益于步骤2，由于对阀座密封面的坡口进行无损检测，能够及时发现坡口可能存在裂纹等不允许存在的缺陷，进行相应的处理，从源头上保证施焊完成后，阀座无裂纹。得益于步骤3，变位机使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态，能够根据需求将阀座的任一待喷焊坡口调整至水平状态或近似水平状态，便于实施喷焊作业；喷焊时，焊接位置是平焊，焊缝质量最佳。得益于步骤4、焊前预热，能够降低焊缝冷却速度，防止产生淬硬组织，降低焊接应力，避免产生焊接裂纹；焊前预热可以是局部预热或整体预热；优选的，预热保温时间≥30min。得益于步骤5，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，无需过渡奥氏体。具体的，在其中一实施例中，焊接工艺参数为：转移弧电流为80A、转移弧电压为15V、焊接速度为20mmmin、焊材的送给速度为10gmin。在另一实施例中，焊接工艺参数为：转移弧电流为140A、转移弧电压为24V、焊接速度为50mmmin、焊材的送给速度为35gmin。在另一实施例中，焊接工艺参数为：转移弧电流为210A、转移弧电压为38V、焊接速度为100mmmin、焊材的送给速度为60gmin。在另一实施例中，焊接工艺参数为：转移弧电流为300A、转移弧电压为50V、焊接速度为150mmmin、焊材的送给速度为80gmin。得益于步骤6，焊后后热，能够降低焊缝冷却速度，防止产生淬硬组织，降低焊接应力，避免产生焊接裂纹；优选的，后热保温时间≥10min。得益于步骤7，能够最大程度的消除焊接应力，确保焊接质量，提高阀座密封面的使用寿命；可供选择的，回火热处理的保温时间为4-8h。本发明工艺流程更加简单，无需过渡奥氏体，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，实现司太立合金与阀座基材之间的冶金结合，结合强度与基材相当，喷焊形成的司太立合金层无裂纹，热影响区的韧性好，焊缝稀释率低，喷焊效率高，质量有保障，一次性合格率高。本实施例中，如图1至图3所示，步骤1中，坡口形式为R型、U型或V型，坡口宽度为5-80mm。需要简单解释一下的是，在图1至图3中，单点划线表示阀座的中心线，双点划线表示阀座的最终尺寸示意，即经后续精加工后的最终尺寸。根据阀座具体的结构形式，阀座上可以加工1个、也可以加工多个密封面坡口，如图4和图5所示。本实施例中，步骤2中，无损检测的方法为UT、MT、PT、X射线检测的一种或多种。本领域技术人员容易理解，UT即超声波检测法，MT即磁粉检测，PT即渗透检测。作为优选，损检测的方法为UT、MT、PT、X射线检测的一种即可。本实施例中，步骤4中，预热方式为天然气火焰加热、氧乙炔火焰加热、电磁感应加热或加热炉中加热。当然，步骤6中，后热方式也可以为天然气火焰加热、氧乙炔火焰加热、电磁感应加热或加热炉中加热。本实施例中，步骤5中，喷焊焊缝形式为单层单道焊、单层多道焊或多层多道焊，每道焊缝厚度为1-6mm。本实施例中，步骤5中，喷焊焊缝轨迹为环形焊或螺旋形焊。环形焊形成的焊缝呈环形状，螺旋形焊形成的焊缝呈螺旋状。本实施例中，步骤5中，喷焊焊缝过程中道间温度为350-600℃。道间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降；道间温度过则可能在喷焊过程中产生裂纹。因此，在本发明中，道间温度为350-600℃最佳。本实施例中，阀座的材质为马氏体耐热钢、珠光体耐热钢、奥氏体耐热钢或铁基高温合金。如，阀座的材质为马氏体耐热钢时，其材质为2Cr12NiMoVNb、F91或F92。本实施例中，司太立合金焊材的材质为Stellite6#、Stellite8#或Stellite12#。当然，等离子喷焊的焊材还可以是镍基自熔合金。进一步的，司太立合金焊材的形式为司太立合金粉末或司太立合金焊丝。综上所述，采用本发明的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，工艺流程简单，无需喷焊奥氏体过渡层，能够在阀座密封面的坡口上直接等离子喷焊司太立合金，实现司太立合金与阀座基材之间的冶金结合，结合强度与基材相当，喷焊形成的司太立合金层无裂纹，热影响区的韧性好，焊缝稀释率低，喷焊效率高，焊缝质量好，一次性合格率高。本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

权利要求：1.一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤1、对待喷焊的阀座密封面加工坡口；步骤2、清理坡口杂质，并对坡口进行无损检测；步骤3、将阀座装夹于可翻转的变位机上，调节变位机可使待喷焊坡口处于水平或近似水平状态；步骤4、对坡口进行局部预热或对阀座进行整体预热，预热温度为350-600℃；步骤5、采用等离子喷焊设备对坡口喷焊司太立合金，其中，焊接工艺参数为：转移弧电流为80-300A、转移弧电压为15-50V、焊接速度为20-150mmmin、焊材的送给速度为10-80gmin，等离子喷焊枪摆动宽度小于等于坡口宽度；步骤6、对已喷焊的焊缝层进行局部后热或对阀座进行整体后热，后热温度为350-600℃，后热保温时间≥10min，然后缓冷至室温；步骤7、对阀座进行焊后去应力回火热处理，回火温度为550-760℃。2.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤1中，坡口形式为R型、U型或V型，坡口宽度为5-80mm。3.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤2中，无损检测的方法为UT、MT、PT、X射线检测的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤4中，预热方式为天然气火焰加热、氧乙炔火焰加热、电磁感应加热或加热炉中加热。5.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤5中，喷焊焊缝形式为单层单道焊、单层多道焊或多层多道焊，每道焊缝厚度为1-6mm。6.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤5中，喷焊焊缝轨迹为环形焊或螺旋形焊。7.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：步骤5中，喷焊焊缝过程中道间温度为350-600℃。8.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：阀座的材质为马氏体耐热钢、珠光体耐热钢、奥氏体耐热钢或铁基高温合金。9.如权利要求1所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：司太立合金焊材的材质为Stellite6#、Stellite8#或Stellite12#。10.如权利要求10所述的一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法，其特征在于：司太立合金焊材的形式为司太立合金粉末或司太立合金焊丝。

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