阀门密封面堆焊材料及堆焊硬度探析

阀门密封面堆焊材料及堆焊硬度探析

陈刚 1 黄志慧 2

1. 四川弘信能源装备制造有限公司省市 四川 自贡 643000 2. 四川飞球（集团）有限责任公司 四川 自贡 643000

摘要：密封面是阀门相对较为重要的部分，其密封程度与质量决定着阀门的使用年限，阀门的使用年限与合理地选择阀门密封面材料密不可分。选择密封面材料时，硬度高并不代表其耐磨损性能好，密封面材料的组织结构决定着其耐磨损性能。应根据实际情况合理选择密封面材料及堆焊工艺。

关键词：阀门密封面；堆焊材料；堆焊硬度

引言

阀门的密封面是阀门的关键部分，其密封程度直接关系到阀门的使用寿命，而其密封性能是由堆焊的常用材料及相应的堆焊工艺来决定。依据国内外相关的阀门密封面的选材标准，并对部分堆焊材料的性能展开分析，旨为提高阀门密封面密封性能、保证企业产品生产质量提供理论依据。

1、阀门密封面材料标准

API是美国石油协会的简称，它对各种材料作出了规范，并清楚地表明，在某些场合下，每一种物质都可以被采用，但是在实际应用中，仍然要根据材料的整体特性来进行合理的选择。然后，国家标准（GB）参照API标准的一部分，将其作为相应的密封表面材料，其母材主要有：

Fe-1,Fe-2,Fe-3,Fe-4,Fe-5A,Fe-5B,Fe-5C,Fe-6,Fe-7,e-8,Fe-9B,Fe-10H,,Ni-1,Ni-2,Ni-3,Ni-3,Ni-4,Ni-5。《JB/T6438-2011》详细地规范了各种材料参数，包括：

1.1堆焊层的化学成分、堆焊层的硬度、粒度等，都要按JB/T3168.1~3168.3和JB/T7744的要求进行。

1.2除JB/T3168.1~3168.3、JB/T7744以外的其他粉末物料，应按用户要求自行选择。但对其进行检测时，应按照JB/T3168、JB/T7744中的有关标准进行。

1.3粉末物料必须按JB/T3168.1~3168.3、JB/T7744规定的产品质量标准，并提供由粉末生产厂家的产品质量证明。

1.4在使用前，对每一批次的粉末进行工艺测试和化学组成的检验。根据JB/T3168.2和JB/T7744对其进行了化学成分的测定。

1.5粉末使用之前要干燥，干燥时堆叠厚度不能超过5毫米。干燥温度按照要求进行。JB/T7744-2011列出了16种粉末的组成和硬度，并给出了它们的适用范围。

2、阀门密封面的堆焊工艺

为了全面理解阀门密封面堆焊工艺，必须了解各种堆焊工艺，目前常用的堆焊工艺有：手动堆焊、氧乙炔堆焊、钨极氩弧堆焊、熔化极气体保护堆焊、等离子弧堆焊等。

2.1手工焊条电弧堆焊

电弧对焊是比较早期的一种焊接方法，它是一种比较传统的焊接方法，它主要由人工焊接，然后在堆焊层上沉积一层金属，所需要的工具有电线、焊条、焊钳和电焊机等。堆焊法是一种比较常用的堆焊方法，它是一种比较常用的堆焊方法，因为堆焊时的熔池温度比较高，在堆焊时会产生很大的冲击力，导致堆焊稀释率很高，导致堆焊层的组成受到破坏，硬度和耐磨性都会有所下降。

另外，这种方法通常采用碱性焊条，在堆焊之前，需要在300~350℃的温度下烘烤1-2小时，以改善堆焊层的抗裂纹性能。采用直流电源进行堆焊，能有效地避免堆焊过程中的飞溅。焊条电弧堆焊技术的优点如下：

2.1.1由于这种方法的焊条类型比较多，采用不同的焊条进行多层堆焊，可以实现与填料相同的化学组成；

2.1.2本工艺的堆焊要求设备简单、设备易于搬运、易于就地堆焊；

2.1.3采用这种堆焊工艺，可以在堆焊时随时注意堆焊层，尤其是对某些直径较小、形状复杂、可及性较差的管道进行堆焊时，堆焊效果更佳；

2.1.4由于这种方法的生产效率比较低，而且堆焊层一般比较厚，所以要重复进行堆焊，从而使焊料量增大，同时工件的加工温度也会有很大的变化。

2.2氧乙炔火焰堆焊

堆焊技术也称为气焊堆焊，它是一种将熔融的焊料和表面熔化成一体的焊接技术。因为氧乙炔燃烧时的火焰温度一般为3000~3300℃，所以可以根据不同的材料的厚度和尺寸，调整其火焰特性和火焰能量。另外，由于该堆焊工艺具有较低的堆焊温度，所以在堆焊开始之前，需要更长的时间来进行堆焊，而且由于焊接的母材数量比较少，所以堆焊层一般比较薄，而且稀释率比较低。氧乙炔堆焊的设备也比较简单，而且操作起来也比较容易，只需要将焊丝的温度提高到最大的火焰中心就可以了。

2.3钨极氩弧焊堆焊

这种堆焊技术是通过电弧热将堆焊表面和焊条熔融在焊点上，由于要在氩气的作用下进行堆焊，故称之为钨极氩弧堆焊。本发明采用电弧电压、焊接功率、氩气流量和焊接速度等多种因素来实现焊接。这是一种常见的堆焊阀密封面技术，在堆焊钴和镍基合金、不锈钢时，其堆焊性能良好。

因为有氩气的保护，所以能有效地隔离某些气体对焊接工艺的影响，从而得到高品质的焊料。此外，这种方法易于控制电弧，而且表面光滑，便于以后的加工。同时，由于该技术可以将更多的能量释放出来，而且电弧更加稳定，所以在焊接过程中，材料的变形和稀释度都很低，可以节约很多珍贵的金属。该堆焊工艺在堆焊时也会产生明弧，方便了焊工的观察，而且可以很好地控制弧长，而且电极消耗很少，在堆焊时不会产生任何的杂质和残渣，从而达到了自动焊接。

2.4熔化极气体保护焊堆焊

采用堆焊技术，以焊丝和堆焊表面之间的电弧为热源进行堆焊，同时还采用了几种惰性气体与混合气体进行隔离。随着科学技术的进步，大规模的生产已经能够适应现代社会的需要，从而产生更高的效率、更低的成本和更少的变形。采用半自动工艺，采用摆动器、水冷焊枪、旋转平台，完成了自动堆焊，使堆焊后的工件表面光滑，方便后续的加工，同时也大大提高了产品的质量和生产率。

2.5等离子弧堆焊

等离子弧堆焊技术是利用等离子弧为热源，对堆焊层进行快速加热，使其与金属表面快速融化，然后经过搅拌后，自动冷却，形成一层更好的合金层，并对堆焊表面进行强化。这种方法在堆焊时具有很高的温度和很好的稳定性，所以通常用于堆焊比较困难的材料，而且堆焊速度很快，稀释率最低为5%。本工艺中所用的全部堆焊合金粉末都是经过简单的工艺加工而成，所以在堆焊过程中均采用了电弧粉。在堆焊过程中，该粉末能有效地将焊料与基材结合，并具有很高的粘接强度。

3、结束语

综上所述，阀门的密封面堆焊材料应依据阀门的工作温度、工作压力、介质腐蚀程度以及阀门的类型、密封面结构形式、密封比压与许用比压、企业自身生产条件、设备加工能力、堆焊技术能力与客户指定要求等条件来进行选择。同时需优化设计方案，在满足阀门所需标准的前提下，优先选用价格较低、生产速度较快、整体性价比相对较高的密封面材料。

参考文献

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