CN102284764B

CN102284764B - 小孔径通孔的堆焊方法

Info

Publication number: CN102284764B
Application number: CN 201110211836
Authority: CN
Inventors: 王方; 顾善生; 单国豪; 温卫超
Original assignee: Shanghai No1 Machine Tool Works
Current assignee: Shanghai No1 Machine Tool Works
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102284764A

Abstract

本发明涉及一种小孔径通孔的堆焊方法，特别涉及一种核电产品中小孔径通孔的耐磨堆焊方法。针对孔深为30mm至32mm、孔径为14mm至16.5mm的小孔工件的两端分别先后进行堆焊加工，并在加工端的另一端设置排气孔，在堆焊过程的前中后期，采取合理的热处理工艺，使加工后的堆焊层的质量得到保证，从而获得组织性能满足设计规范要求的堆焊层。

Description

小孔径通孔的堆焊方法

技术领域

本发明涉及一种小孔径通孔的堆焊方法，特别涉及一种核电产品中小孔径通孔的耐磨堆焊方法。

背景技术

随着核电产业的迅速发展，对核电设备的国产化要求越来越迫切。在核电产品制造中，小孔（深度为30mm至32mm、孔径为14mm至16.5mm）的耐磨堆焊一直是制约核电产品国产化的瓶颈之一。该类产品是核电设备的核心动作零件，其运动的可靠性是保证反应堆功能稳定的关键。该类产品处在高温、高压、以及腐蚀的工况下，且工作面需要承受摩擦和冲击，这就要求该类产品的工作面在高温高压条件下具有良好的耐磨性。

目前该类产品在需要耐磨的工作面采用钴基合金堆焊，基体材料为不锈钢，堆焊该类产品最大的难点在于小孔的堆焊。由于小孔的深度较深，深度为30mm至32mm，孔径较小，内径为14mm至16.5mm，因此堆焊操作难度大。最终机加工后要求堆焊层最小厚度为2.25mm，规定堆焊层平均硬度为39 HRC 至47HRC，且最大值与最小值之差不超过HRC5，堆焊层越薄，稀释率越高，薄的堆焊层很难满足该硬度要求。母材与堆焊材料为异种材料，堆焊层容易出现裂纹、孔洞等缺陷。由于以上难点，很难获得组织性能满足设计要求的堆焊层，目前国内该类产品依赖进口。由于这种现状，严重束缚了我国核电工业的快速发展。而现有的堆焊技术很难实现该类小孔的堆焊，中国专利文献（CN101733522A）公开了一种“小孔TIG堆焊枪”，只能对孔径≥50mm的小孔进行堆焊。

综上所述，现有技术中对于该类小孔堆焊工艺的不足是：

（1）小孔深度较深、孔径较小，堆焊操作难度大；

（2）堆焊层容易出现裂纹、孔洞等缺陷；

（3）堆焊层达不到规定的硬度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种小孔径通孔的堆焊方法，用来降低小孔堆焊工艺难度，使堆焊层无裂纹、孔洞等缺陷，达到设计规范要求，为核电设备提供优良的核心动作零件。

本发明采取的技术方案是：

一种小孔径通孔的堆焊方法，所述小孔径通孔的深度为30mm至32mm、孔径为14mm至16.5mm，其步骤如下：

第一步、在待加工工件的第一端部待堆焊部位加工第一堆焊孔，孔径为堆焊所需尺寸，深度为超过整个待堆焊小孔径通孔深度的一半；

第二步、在所述工件的第二端部设置第一排气孔；

第三步、将所述工件进行清洗后安装在工装上，对第一堆焊孔进行第一次堆焊；

第四步、在所述工件的第二端部待堆焊部位加工第二堆焊孔，孔径为堆焊所需尺寸，深度至少为整个待堆焊小孔径通孔深度的一半；

第五步、在所述工件的第一端部设置第二排气孔；

第六步、将所述工件进行清洗后安装在所述工装上，对第二堆焊孔进行第二次堆焊；

第七步、机加工小孔径通孔至所需尺寸。

进一步，所述工装为隔热工装，在所述第三步步骤前对工件进行预热，堆焊过程中进行保温，在所述第三步步骤完成后，将工件放在保温材料中缓冷；在所述第六步步骤前对工件进行预热，堆焊过程中进行保温，在所述第六步步骤完成后，将工件放在保温材料中缓冷。

进一步，所述预热温度为≥260℃，所述预热时间为1.5小时至2小时。

进一步，所述第五步中的第二排气孔由第三步堆焊时留出的小孔形成，所述第二排气孔的内径≥5mm。

进一步，在所述第一堆焊孔与第一排气孔之间设置一个30度至60度的倒角；在所述第二堆焊孔与第二排气孔之间设置一个30度至60度的倒角。

进一步，所述第一堆焊孔和/或第二堆焊孔可以为直孔，也可以为锥形孔。

进一步，所述锥形孔的圆锥半角为5度至8度。

进一步，所述工件为不锈钢材料，所述焊接方法为手工氧乙炔焊，氧乙炔火焰采用碳化焰，焊接位置为平焊，堆焊填充材料为钴基合金，钴基合金焊丝直径为2.5mm至4mm。

本发明的有益效果是：

（1）从两端部分两次进行堆焊，降低了堆焊的难度；

（2）在堆焊过程中留出排气孔，解决了堆焊时易出现回火从而产生裂纹、孔洞等缺陷的问题；

（3）选用合理的热处理制度，确保了堆焊层的质量，从而获得组织性能满足设计规范要求的堆焊层。

附图说明

附图1是工件第一端部加工后待堆焊的结构示意图；

附图2是工件第二端部加工后待堆焊的结构示意图。

附图中的标号分别为：

1.工件； 2.第一端部； 3.第二端部；

4.第一堆焊孔； 5.第一排气孔； 51.第一阶梯孔；

52．第二阶梯孔； 6.倒角； 7.第二堆焊孔；

8.第二排气孔； 9.第一堆焊层； 10.倒角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的小孔径通孔的堆焊方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，针对孔深为30mm至32mm,孔径为14mm至16.5mm的小孔，本发明提供一种小孔径通孔的堆焊方法，对工件1的两端分别先后进行堆焊，其步骤为：在工件1的第一端部2待堆焊部位加工第一堆焊孔4，孔径为堆焊所需尺寸，孔深为超过整个待堆焊小孔径通孔深度的一半，以30mm深的通孔的工件1为例，孔深为16mm至18mm，最大孔径为15.5mm至16.5mm；在工件1的第二端部3设置第一排气孔5，第一排气孔5可以是一直孔，也可以由第一阶梯孔51和第二阶梯孔52组成，阶梯孔的加工使堆焊操作更加方便；将工件1进行清洗后安装在工装上，对第一堆焊孔4进行第一次堆焊；在工件1的第二端部3待堆焊部位加工第二堆焊孔7，孔径为堆焊所需尺寸，深度至少为整个待堆焊小孔径通孔深度的一半，以30mm深的通孔的工件1为例，孔深为15mm至17mm，最大孔径为15.5mm至16.5mm；在工件1的第一端部2设置第二排气孔8；将工件1进行清洗后安装在工装上，对第二堆焊孔7进行第二次堆焊；堆焊完成后机加工小孔径通孔至所需尺寸。对工件1的堆焊分成两次进行，相当于小孔的深度减小了一半，大大降低了堆焊的难度。

排气孔的设置，有效地解决了堆焊时易出现回火从而产生裂纹、孔洞等缺陷的问题。在第一次堆焊时，在第一堆焊孔4与第一排气孔5之间加工有一个30度至60度的倒角6，倒角6有利于堆焊时废气的排出，并避免回火的发生，第一次堆焊时第一堆焊层9留出的一个小孔在第二次堆焊时可以用作第二排气孔8，在第二次堆焊时，同样在第二堆焊孔7与第二排气孔8之间加工有一个30度至60度的倒角10，如果第一次堆焊时第一堆焊层9留出的小孔达不到内径≥5mm要求，则可以机加工出第二排气孔8。

为了确保堆焊层的质量，获得组织性能满足设计规范要求的堆焊层，采用合理的热处理制度，焊前预热、焊后缓冷以及堆焊过程中保温等措施能有效地防止焊层产生裂纹。工装采用隔热工装，在第一次堆焊前对工件1进行预热，堆焊过程中进行保温，第一次堆焊完成后，将工件1放在保温材料中缓冷；在第二次堆焊前对工件1进行预热，堆焊过程中进行保温，第二次堆焊完成后，将工件1放在保温材料中缓冷，所采用的预热温度为≥260℃，所采用的预热时间为1.5小时至2小时。

对于孔深相对较大的待加工小孔径通孔，第一堆焊孔4可以设置成锥形孔，锥形孔有利于堆焊操作，从而减小堆焊难度，锥形孔的圆锥半角为5度至8度为宜，对于第二堆焊孔7也可以设成锥形孔，或者第一堆焊孔4和第二堆焊孔7同时设置成锥形孔。

在核电设备中，工件1一般为不锈钢材料，加工形成的工作面为钴基合金，采用手工氧乙炔焊对不锈钢母材进行堆焊，堆焊填充材料为钴基合金，钴基合金焊丝直径为2.5mm至4mm，氧乙炔火焰采用碳化焰，堆焊时采用平焊的方式沿内壁熔敷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种小孔径通孔的堆焊方法，所述小孔径通孔的深度为30mm至32mm、孔径为14mm至16.5mm，其步骤如下：

第二步、在所述工件的第二端部设置第一排气孔；

第五步、在所述工件的第一端部设置第二排气孔；

第七步、机加工小孔径通孔至所需尺寸。

2.根据权利要求1所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：所述工装为隔热工装，在所述第三步步骤前对工件进行预热，堆焊过程中进行保温，在所述第三步步骤完成后，将工件放在保温材料中缓冷；在所述第六步步骤前对工件进行预热，堆焊过程中进行保温，在所述第六步步骤完成后，将工件放在保温材料中缓冷。

3.根据权利要求2所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：所述预热温度为≥260℃，所述预热时间为1.5小时至2小时。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：在所述第一堆焊孔与第一排气孔之间设置一个30度至60度的倒角；在所述第二堆焊孔与第二排气孔之间设置一个30度至60度的倒角。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：所述第一堆焊孔和/或第二堆焊孔为锥形孔或直孔。

6.根据权利要求5所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：所述锥形孔的圆锥半角为5度至8度。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的小孔径通孔的堆焊方法，其特征在于：所述工件为不锈钢材料，所述焊接方法为手工氧乙炔焊，氧乙炔火焰采用碳化焰，焊接位置为平焊，堆焊填充材料为钴基合金，钴基合金焊丝直径为2.5mm至4mm。