阀门密封面的堆焊工艺有哪些

时间：2016-05-04

随着现代技术的发展，越来越多的阀门在高温、高压及高腐蚀，高耐磨等环境下工作，为了提高阀门的耐磨，耐高温及耐腐蚀等性能，现在工厂普遍采用堆焊，喷焊技术来增加阀门壳体或内件的硬度，来提高阀门的耐磨性和使用寿命。所谓的堆焊，喷焊就是在工件表面堆焊或喷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，必须严格按照制定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，常用的堆焊合金有铁基、镍基、钴基、镍基等堆焊材料。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，钴基硬质合金以其无可替代的**综合性能被广泛应用到各类阀门壳体和密封面的堆焊中。目前，常用的阀门堆焊技术有氧-乙炔火焰堆焊、手工电弧焊和等离子弧焊等。

本文就根据以上常用三种堆焊技术对阀门堆焊进行了解分析，并对于堆焊（喷焊）阀门密封面的高硬度切削进行了探讨。

一、氧-乙炔火焰堆焊阀门

氧-乙炔火焰温度较低（3100℃左右），而且可以调整火焰的能率，可以得到低的稀释率（1%~10%）和薄的堆焊层，采用氧-乙炔堆焊阀门密封面，常采用碳化焰（又称为还原火焰）堆焊阀门。并且根据母材的不同，需要焊前预热和焊后热处理。一般可以采用300-600℃预热。焊后应在600-700℃回火1小时后缓冷或将工件立即放入干燥和热的沙箱内或草木灰中缓冷，以避免裂纹。为了在堆焊过程中尽量减小稀释率，预热温度，层间温度不宜过高。使用于温度低于650℃，压力小于25Mpa，介质为水、过热蒸汽、油等高参数的阀门密封面堆焊。氧-乙炔火焰堆焊除了用于堆焊外，还应用到喷涂、喷焊等工艺中。氧-乙炔火焰粉末堆焊（亦称喷焊）是一种应用灵活，节省材料的堆焊工艺方法。对DN（DN是公称通径 (或叫公称直径)，就是各种管子与管路附件的通用口径）≤80mm的阀门密封面堆焊尤为适用，只需堆焊一层，经加工后0.5mm 以上即可满足要求。堆焊的硬度也不同，如钴基合金材料Stellite No.12堆焊后的硬度HRC48，Stellite No.6堆焊后的硬度HRC42。

二、手工电弧焊堆焊阀门

手工电弧焊堆焊阀门密封面是比较常用的工艺方法，其特点是设备和工艺简单，操作*，可根据需要灵活地选择堆焊焊条。由于手工电弧焊稀释率高，会导致堆焊层硬度和耐磨性下降，如果要获得无稀释率的表面工作层至少要堆焊4层，经加工后焊层厚度6mm以上。由于堆焊焊条的种类很多，其特性不一，因此可根据零件要求选择合适的堆焊焊条及堆焊层厚度。例如对于耐腐蚀要求的结构，应选择相应配套的**焊条或熔敷金属化学成分与其相近的焊条；结构复杂、刚性大，焊接条件差、工作要求苛刻的重要结构，应选用低氢碱性焊条。不同的焊条堆焊出来的阀门硬度也不同，如高铬铸铁堆焊焊条的硬度可达HRC50以上，碳化钨堆焊焊条堆焊出来的硬度可达HRC60以上等。

三、等离子弧焊堆焊阀门

等离子弧是一种高效热源，其电弧区温度可达20000K，其平缓的弧外焰特性能获得浅而均匀的熔深，是堆焊的理想热源，因而被广泛地用于阀门密封面的堆焊。根据等离子弧焊的特性可以堆焊出其他焊接方法无法实现的高硬度、高强度，特别是其他焊接方法无法焊接的高熔点、高强度合金粉末。材料方面，等离子弧焊主要使用粉末材料。与手工电弧焊和氧-乙炔气焊等堆焊方式相比不仅生产效率高，质量稳定，易于机械化、自动化；而且该焊接方法使用粉末作为填充材料，克服了硬质合金难于制丝等问题。并且我国的粉末生产厂家众多，产品系列基本可以满足各种应用要求，特别是阀门方面，目前的粉末已经比较成熟。比较适合铁基合金材料的堆焊。

等离子弧焊堆焊阀门的工艺要求：在焊接前需要对工件进行机械清理的处理，工件表面必须有金属光泽，除去锈蚀、油污和氧化物。某些工件在堆焊前需进行预热，如堆焊钴基粉末公称尺寸大于DN25的碳钢焊接需要预热，对于堆焊铁基粉末，当所选粉种及基体材料有预热要求的都需要预热，对于珠光体、马氏体钢，即便是较小的零件也必须预热，以防止堆焊层裂纹的出现。预热温度根据基体材料而定。批量堆焊的零件应在炉中预热。预热温度时间根据工件大小及形状而定。堆焊后工件应立刻进行热处理，如使用钴基粉末堆焊的碳素钢工件，公称尺寸小于DN25，可不进行去应力热处理，如使用铁基粉末堆焊，当所选粉种及基体材料有热处理要求时，则需进行相应的热处理。

四、加工堆焊阀门密封面的刀具材料

经过堆焊，喷焊方式使阀门表面性能得到显著提高，密封面的密封性更好，更耐磨，使用寿命长，适应各种高温高压，高腐蚀的工作环境。阀门根据工作环境的不同，阀门堆焊层的硬度也不同，所以在切削加工堆焊阀门时就出现了问题，由于堆焊阀门硬度高难加工，刀具出现不耐磨的现象，不仅提高不了加工效率，而且增加了刀具费用。所以选择正确的刀具材料是实现高效率，低成本的重要因素。目前，加工阀门堆焊件的刀具材料有硬质合金刀具，陶瓷刀具和非金属粘合剂立方氮化硼刀具。

（1）选择硬质合金刀具加工堆焊阀门密封面：硬质合金刀具本身刀体的硬度在HRC71-76之间，加工高硬度堆焊阀门密封面会出现不耐磨的现象，如加工HRC40以下的阀门密封面硬质合金刀具较经济，粗加工可选择YG8等，精加工选择YT15等。

（2）选择陶瓷刀具加工堆焊阀门密封面：陶瓷刀具的硬度**硬质合金刀具，刀体本身硬度在HRC95-100之间，适合加工HRC45-55之间的堆焊阀门密封面，但由于脆性大，受其抗冲击性能的限制只能用于精加工中，吃刀深度一般控制在0.3mm以内。

（3）选择立方氮化硼刀具加工堆焊阀门密封面：立方氮化硼刀具的硬度均**硬质合金刀具和陶瓷刀具，由于硬度高，与金刚石刀具统称为超硬刀具，适合加工硬度HRC45以上的堆焊阀门密封面，但立方氮化硼刀具的缺点与陶瓷刀具一样脆性大，加工高硬度的堆焊阀门密封面的效果也不太明显。直到我国华菱超硬研发出一款非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号，保证了立方氮化硼刀片硬度同时，增加了其抗冲击韧性和耐高温性，由于BN-S20属于非金属粘合剂立方氮化硼刀具，与传统的立方氮化硼刀具相比增加了韧性，不仅硬度高，而且耐磨性和抗冲击性能优异，吃刀深度可达7.5mm，粗加工、精加工均可。非常适合加工HRC45以上的铁基，钴基合金等材料的堆焊阀门密封面，

我国华菱超硬自创业以来，准确把握时代的变化脉搏，不断努力开发，提供可*满足日益多样化需求的高品质，高性能刀具产品。凭借长期培养积累的技术实力和较尖端的技术开发能力，在国内提出粗加工用非金属粘合剂立方氮化硼整体聚晶刀片概念，并适应当代“高速，精密加工”等切削要求。在超硬刀具学术界享有很高声誉。

五、总结

堆焊和喷焊作为硬面加工技术，广泛应用于阀门制造领域，堆焊和喷焊技术的进步，也使得阀门更能满足于耐磨，抗腐蚀，抗氧化等日益提高的环境要求，而堆焊和喷焊零件作为难切削材料曾一度限制了阀门制造业的加工效率和成本，而随着堆焊技术和切削技术的发展，新材料新技术新工艺的推陈出新，同时促进了阀门制造技术的进步和新型堆焊和喷焊技术的发展。

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词条说明
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