高温阀门密封面的堆焊修复.pdf

第3期总第116期 2002年9月 山 西 机 械 SHANX I MACH I N ERY No13 Sep1 文章编号 10082834220020320057202 高温阀门密封面的堆焊修复 赵吉吉敏 太化股份合成氨分公司,山西 太原 030021 摘要根据高温阀门的工作状况,分析了密封面破坏开裂的原因,选择较为合理的堆焊工艺方法,修复了阀门。 关键词阀门;密封;堆焊 中图分类号TG45712 文献标识码 A 收稿日期2002203219 作者简介赵吉吉敏19662 , 女,山西人,工程师, 1987年毕业于太原工业大学焊接专业,本科。 引 言 在化工企业中,各种不同类型、不同功能的阀门 被 广泛应用于生产工艺的过程控制中。 我公司 15万吨 年合成氨生产的关键设备31 6M 煤气发生 炉上的高温煤锁阀门,位于在造气工艺生产中为煤气 发生炉定时装入焦炭的入口,当阀门锁紧后能保证炉 内产出的煤气基本无泄漏。因此,密封面质量的好坏 直接影响着阀门的使用寿命。在生产使用过程中,由 于密封面受到磨损、振动等经常发生开裂破坏引起阀 门泄漏事故,造成停车,严重影响化工生产的长期稳 定运行,而且加重了我厂的空气污染。 为了保证合成氨生产的稳定运行,提高经济效益, 本文从分析造成密封面破坏的原因入手,制定了有效 合理的堆焊修复工艺,从而提高了阀门的质量,延长 了阀门的使用寿命,取得显著的经济效益。 1 高温阀门密封面破坏的原因 111 堆焊层摩擦磨损 煤锁阀门在煤炭装炉时,密封口易粘着煤粒、沙 子等,因此,阀门密封面承受磨料磨损。另外,该阀 门 密封面装煤后锁紧时,表面一般不进行润滑, 金属金属间相对移动时,由于加工时存在尺寸误差 和精度误差,两密封面凹凸不平,在摩擦过程中引起 表面金属变形、 局部高温焊合而撕裂或转移到另一面, 从而产生粘着磨损,使表面破坏。因此,阀门密封面 承受金属间的摩擦磨损。 112 热疲劳 阀门工作环境恶劣,工作温度最高达到600℃。 在 开、停车过程中,承受反复的加热和冷却作用,使金 属产生裂纹,发生热疲劳。 113 堆焊层脆性大 经分析,阀门密封面堆焊材料合金系统为Cr N iSi型,堆焊焊条D557,堆焊层组织为奥氏体。由 于含硅量较多,会引起固溶体塑性、 韧性大大降低。 同 时,将在晶界析出脆性的硅化物,使堆焊层强烈脆化, 在物料装炉时的冲击作用下开裂,严重时呈块状剥落。 2 堆焊方法选择 煤气发生炉高温阀门堆焊层由于采用D557焊条 电弧焊方法堆焊,堆焊层脆性大,在磨损、冲击、高 温热疲劳作用下,极易造成密封面损坏。同时, D557 焊条电弧焊劳动强度较大,劳动条件恶劣,制造成本 高,制成品使用寿命短,因此,重新选择合适的堆焊 方法是修复阀门的关键。 近年来,我国在高温阀门堆焊方法上开始选用 CrM nM o合金系统,采用不锈钢焊丝和碱性烧结 焊剂等焊接材料,堆焊金属为铁素体少量马氏体双 相不锈钢组织。这种堆焊工艺代表着高温阀门密封面 堆焊的方向,它具有阀门制造成本低,制造难度小,焊 接性能好,使用寿命较长等优点。 从阀门堆焊工艺方法分析,目前用于各类阀门密 封面的堆焊工艺方法主要有手工堆焊、 埋弧堆焊、 自 动堆焊、非熔化极氩弧焊、粉末等离子堆焊、氧乙 炔堆焊等。其中埋弧自动焊具有较高的熔敷率和一定 的堆焊厚度,其稀释度高的缺点可以通过多层堆焊加 以解决。根据国内现有堆焊设备、密封面焊材等现有 条件,选择使用埋弧焊方法进行高温阀门的密封面修 复是可行的。 针对煤气发生炉煤锁阀门工作温度高、 使用频繁、 接触介质复杂等工况条件,为了得到高性能的阀门密 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 封面,选用药芯焊丝埋弧焊工艺。目前国外都是采用 埋弧自动焊制造阀门密封面,而且采用药芯焊丝、烧 结焊剂的组合,更容易达到阀门密封面的技术要求。 3 修复工艺 311 堆焊面预处理 ①采用车削加工方法,车掉堆焊层及周围微裂纹。 ②用M T无损探伤方法,检查车削后的阀口,确 认无裂纹。 ③清理焊接区油污、铁锈及其它杂物。 ④阀门本体焊前必须进行预热,预热温度≥ 150℃,采用热电偶测量温度。 312 堆焊 31211 堆焊工作层 选用牌号为TZY- 95、3药芯埋弧焊丝,碱性 烧结焊剂HJ1新型焊接材料, M Z- 1- 1000埋弧焊 机;采用直流反接方法堆焊工作层,尽量采用平焊位 置,且保证3mm～5mm加工余量。 31212 堆焊工艺参数 焊接电流I 240A～260A; 电弧电压U 26V～28V; 送丝速度v 17m h; 最大线能量Em ax 115kJmm。 313 质保措施 ①做好焊前准备工作,保证焊接设备能正常运转, 按照焊接参数操作。 ②焊前焊剂应在300℃50℃烘干2h,焊丝表面 上不得有油漆、油污等污物。 ③堆焊过程应连续,中间不得停顿,堆焊层温度 控制在100℃ ～150℃。 ④焊接时,采用多层、多道焊接技术,堆焊层为 3层 ～4层。 ⑤焊接中要及时清理焊接熔渣。 ⑥进行焊后热处理。由于堆焊层堆焊完毕后,焊 层硬度高,留有焊接残余应力,因此堆焊完毕要进行 300℃ 2h 的后热处理。 焊后热处理温度应保证580℃ 20℃,并保温2h,消除堆焊过程中产生的应力,均 匀和调整堆焊层合金组织,并调整堆焊层硬度达到 HB314～HB320。堆焊层金相组织为马氏体 铁素体。 314 切削加工 阀门外观检查应无明显的咬肉、夹渣,按图纸技 术要求切削加工密封口。 315 探伤检查 用磁粉或着色探伤方法检查堆焊层,应无裂纹、 气 孔等焊接缺陷。经检验、验收合格后交付使用。 4 使用效果与经济效益 实践证明,采用了上述修复工艺修复的阀门质量 可靠,密封效果好,使用寿命大大延长,而且修复费 用较低。每一个阀门密封面的修复费用为11 000元, 而采购一台新阀门需花费80 000元。我公司造气车间 共有此类阀门8台,这些阀门每年平均有4台因无法 修复而更新,采用此法后,每年可节约采购阀门的资 金约2716万元。 在取得一定经济效益的同时,应用此法还将原来 报废的阀门变为阀体,可多次修复使用,降低了吨钢 产量备件消耗,相应地减少了备件库存,从而减少了 备件资金占用。同时,由于修复后的阀门密封效果好, 减少了开停车次数,有效控制了生产中的跑、冒、滴、 漏现象,减轻了空气污染,降低了合成氨生产的成本, 为企业的节能降耗做出了贡献,其直接与间接的经济 效益均十分可观。 参考文献 [1] 周振丰,张文 1 焊接冶金与金属焊接性[M ]1 北京 机械工业出版社, 19871 The application of heap welding to restore the surface seal of high temperature valve ZHAO Zhe-m in Taiyuan Chem ical IndustryGroupCo1L td1, Taiyuan 030021, China AbstractBased on the working status of high temperature valve, this paper analyses the cause of craze of surface seal1A fter selecting a rather reasonable technique of heap welding, the valve can be restored1 Key wordsvalve;heap welding; seal 85山 西 机 械 2002年第3期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.