CN103659050A - 一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料 - Google Patents
一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及构件表面耐磨强化的一种喷焊材料,具体涉及一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料。这种合金粉末材料的特点是在传统的三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末中加入了稀土元素镧(La)和/或铈(Ce),使得等离子喷焊之后使其密封表面耐磨损性能提高30%左右,同时喷焊层平滑均匀并且不出现气孔和裂纹,延长了三偏心蝶阀的磨损周期和使用寿命,在保障完成等离子喷焊三偏心蝶阀工艺的前提下,显著提高了三偏心蝶阀密封面的耐磨损、耐腐蚀、耐高温冲刷性能。
Description
技术领域
本发明涉及构件表面耐磨强化的一种喷焊材料,具体涉及一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料。
背景技术
三偏心蝶阀是近些年出现的一种新型阀门,它由蝶板和阀座组成,由于其具有关断性能好、阀杆处泄漏少、良好的调节性能、高流通量、耐腐蚀等优点,在石油、燃气、化工、冶金、船舶、水利及锅炉管道系统中得到广泛的应用;等离子喷焊工艺是应用氩气等离子弧作高温热源,采用自熔性合金粉末作填充金属的一种表面熔敷合金的新技术,是表面硬化和材料保护的新方法,在工程修复和新产品的表面强化方面得到了广泛的应用;由于该蝶阀用于高温、高压金属面的密封,在使用过程中易于磨损及腐蚀从而影响其使用寿命,因此其蝶板的密封面材料必须具备耐温、耐压、耐腐蚀、耐冲刷、高表面硬度的特性,可以在三偏心蝶阀密封面以等离子喷焊工艺喷涂合金粉末以保证其工作可靠性和长的使用寿命。
传统的等离子喷焊合金粉末对三偏心蝶阀密封面进行等离子喷焊,喷焊层间歇性会出现裂纹、气孔及喷焊层表面不均匀等问题,尤其是裂纹缺陷,直接影响喷焊层的使用性能,导致三偏心蝶阀产品生产存在5%-9%的废品率,因此,防止喷焊层出现裂纹也成为三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料亟待攻克的难点;检索发现,目前关于等离子喷焊用粉末的专利较少,公开号为CN1733961的专利,公布了高性能气门、阀门密封面等离子喷焊Fe基合金粉末,在Fe的基础上加入Ni、Cr、Mo、C、Si、Mn的合金元素;公开号为CN101837524A专利,其成分为:该配方合金成分为:铬33%-40%,钛12%-19%,镍6%-13%,钒2-5%,钼2-6%,硼4.5%-5%,硅2-3%,碳4%-5.5%,铁余量;公开号为CN86108069的专利,公开了一种耐高温冲击磨损等离子喷焊镍基合金加碳化物复合粉末涂层材料;以上这些专利均较好解决了等离子喷焊的耐磨性能,其原理是加入Si、Cr、Mo元素,形成硬脆的金属间化合物来提高喷焊层的硬度,进而提升喷焊层耐磨性能,然而,在喷焊熔池内随着硬脆的金属间化合物大量形成,等离子喷焊冷裂纹出现概率大大升高,导致目前三偏心蝶阀产品生产存在5%-9%的废品率。
为解决此问题,本发明在传统的等离子喷焊用合金粉末中加入了稀土元素:镧(La)和/或铈(Ce),在喷焊层内形成大量镧与铈的韧性稀土相,从而改善喷焊层硬脆性,大大提高三偏心蝶阀密封面的抗冷裂纹性能;此外,本发明进一步优化改进等离子喷焊粉末合金的组分配比,实现了三偏心蝶阀高耐磨、高耐裂的等离子喷焊工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬度较高、耐高温、耐腐蚀、耐冲刷耐磨的具有优越性能的,适合三偏心蝶阀密封面等离子喷焊专用的铁基合金粉末。
本发明给出的技术方案之一是:一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料,其特征在于合金粉末的各组分质量百分比计算为C:≤0.25%;B:1.3~2.5%;Si:0.5~3%;Cr:12.5~22%;Ni:8~11%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~5%;W:1~2%;Co:2~3%;La:0.5~0.75%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
本发明给出的技术方案之二是:一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料,其特征在于合金粉末的各组分质量百分比计算为:C:0.15~0.25%;B:1.5~2.5%;Si:2~3%;Cr:18~22%;Ni:8~11%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:2~5%;W:1~2%;Co:2~3%;Ce:0.75~1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
本发明给出的技术方案之三是:一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料,,其特征在于合金粉末的各组分质量百分比计算为C:≤0.1%;B:1.5~2.5%;Si:2~3%;Cr:17~19%;Ni:8~9%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~1.5%;W:1~2%;La:0.5%;Ce:1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
本发明给出的技术方案之四是:一种三偏心蝶阀等离子喷焊用合金粉末材料各组分质量百分比计算为C:≤0.15%;B:1.3~1.8%;Si:0.5~1.5%;Cr:12.5~14.5%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~1.5%;La:0.75%;Ce:0.5%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
上述粉末的制备方法非常简单,按照上述粉末成分比例要求直接将原料粉末混匀过筛即可。
工艺参数:焊枪高度:10-12mm;主弧电流:80-190A;维弧电流:10-60A;转台转速:0.12-0.17(控制盒显示值);送粉电机:48V(空载),31V(负载);离子气流量:0.38m3/h;保护气流量:0.05-0.5m3/h;送粉气流量:0.1-0.45m3/h;摆动幅度:3.8~4mm;摆动频率:3Hz;摆动停留时间:左=右=1.2-1.9s。
与现有技术相比,本发明的特点是:在传统合金粉末中加入稀土元素镧(La)和/或铈(Ce),通过调整合金粉末的组分比例,获得了高耐裂,高耐磨、耐腐蚀和耐高温冲刷的合金粉末,该粉末材料更适用于三偏心蝶阀密封面的等离子喷焊,喷焊后,喷焊层表面平滑均匀,喷焊层硬度HRC达到38~45,总体成型复合要求;如图1所示;经X射线探伤,气孔与裂纹率均远远小于传统粉末,完全符合三偏心蝶阀出产标准,本发明有效提高等离子喷焊的工艺性,延长了三偏心蝶阀的磨损周期和使用寿命,是一种商业前景广阔的新等离子喷焊材料。
附图说明
图1为等离子喷焊三偏心蝶阀焊缝图片。
具体实施方式
实施例1
用三偏心蝶阀等离子喷焊设备对Φ700蝶阀进行了喷焊工艺试验,合金粉末材料各组分质量百分比计算为C:0.15%;B:1.5%;Si:2%;Cr:18%;Ni:8%;Zr:1%;Mn:0.2%;Mo:2%;W:1%;Co:2%;La:0.5%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80目。
其工艺参数为:焊枪高度:10mm;主弧电流:80A;维弧电流:10A;转台转速:0.12(控制盒显示值);送粉电机:48V(空载),31V(负载);离子气流量:0.38m3/h;保护气流量:0.05m3/h;送粉气流量:0.1m3/h;摆动幅度:3.8mm;摆动频率:3Hz;摆动停留时间:左=右=1.2s。
试验结果:蝶阀喷焊面全部堆满并且两侧隆起,宽度约为18mm,厚度约为3.5mm,外观较好,喷焊层实测硬度HRC:42.6,总体成型符合要求,车削加工后X射线探伤,未出现气孔、裂纹;此焊接规范符合喷焊要求,实际焊接可参考。
实施例2。
用三偏心蝶阀等离子喷焊设备对Φ700蝶阀进行了喷焊工艺试验,各组分质量百分比计算为C:0.25%;B:2.5%;Si:3%;Cr:22%;Ni:11%;Zr:2%;Mn:0.2%;Mo:2%;W:2%;Co:3%;Ce:1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:100目
其工艺参数为:焊枪高度:12mm;主弧电流:115A;维弧电流:38A;转台转速:0.17(控制盒显示值);送粉电机:48V(空载),31V(负载);离子气流量:0.38m3/h;保护气流量:0.2m3/h;送粉气流量:0.25m3/h;摆动幅度:4mm;摆动频率:3Hz;摆动停留时间:左=右=1.5s。
试验结果:蝶阀喷焊面全部堆满并且两侧隆起,宽度约为18mm,厚度约为3.5mm,外观较好,总体成型符合要求,焊缝成型符合要求,喷焊层实测硬度HRC:39.54,车削加工后X射线探伤,未出现气孔、裂纹;此焊接规范符合喷焊要求,实际焊接可参考。
实施例3。
用三偏心蝶阀等离子喷焊设备对Φ900蝶阀进行了喷焊工艺试验,各组分质量百分比计算为C:0.1%;B:1.5%;Si:2%;Cr:17%;Ni:8%;Zr:1%;Mn:0.2%;Mo:1.5%;W:2%;La:0.5%;Ce:1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:120目
其工艺参数为:焊枪高度:12mm;主弧电流:115A;维弧电流:38A;转台转速:0.17(控制盒显示值);送粉电机:48V(空载),31V(负载);离子气流量:0.38m3/h;保护气流量:0.2m3/h;送粉气流量:0.25m3/h;摆动幅度:4mm;摆动频率:3Hz;摆动停留时间:左=右=1.5s。
试验结果:蝶阀喷焊面全部堆满并且两侧隆起,宽度约为19mm,厚度约为3.4mm,外观较好,总体成型符合要求,焊缝成型符合要求,喷焊层实测硬度HRC:40.5,车削加工后X射线探伤,未出现气孔、裂纹;此焊接规范符合喷焊要求,实际焊接可参考。
实施例4。
用三偏心蝶阀等离子喷焊设备对Φ1000蝶阀进行了喷焊工艺试验,合金粉末材料各组分质量百分比计算为C:0.15%;B:1.8%;Si:1.5%;Cr:14.5%;Zr:2%;Mn:0.5%;Mo:1.5%;La:0.75%;Ce:0.5%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:200目。
其工艺参数为:焊枪高度:11mm;主弧电流:190A;维弧电流:60A;转台转速:0.15(控制盒显示值);送粉电机:48V(空载),31V(负载);离子气流量:0.38m3/h;保护气流量:0.5m3/h;送粉气流量:0.45m3/h;摆动幅度:3.8mm;摆动频率:3Hz;摆动停留时间:左=右=1.9s。。
试验结果:蝶阀喷焊面全部堆满并且两侧隆起,宽度约为20mm,厚度约为3.5mm,外观较好,总体焊缝成型符合要求,喷焊层实测硬度HRC:44.3,车削加工后X射线探伤,未出现气孔、裂纹;此焊接规范符合喷焊要求,实际焊接可参考。
如图1所示,该粉末材料更适用于三偏心蝶阀密封面的等离子喷焊,喷焊后,喷焊层表面平滑均匀。
Claims (4)
1.一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料,其特征在于:合金粉末的各组分按质量百分比计算为:C:≤0.25%;B:1.3~2.5%;Si:0.5~3%;Cr:12.5~22%;Ni:8~11%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~5%;W:1~2%;Co:2~3%;La:0.5~0.75%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
2.一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料,其特征在于:合金粉末的各组分按质量百分比计算为:C:0.15~0.25%;B:1.5~2.5%;Si:2~3%;Cr:18~22%;Ni:8~11%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:2~5%;W:1~2%;Co:2~3%;Ce:0.75~1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
3.一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料,其特征在于:合金粉末的各组分按质量百分比计算为:C:≤0.1%;B:1.5~2.5%;Si:2~3%;Cr:17~19%;Ni:8~9%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~1.5%;W:1~2%;La:0.5%;Ce:1%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
4.一种耐裂纹高耐磨三偏心蝶阀等离子喷焊用粉末材料,其特征在于:合金粉末的各组分按质量百分比计算为:C:≤0.15%;B:1.3~1.8%;Si:0.5~1.5%;Cr:12.5~14.5%;Zr:1~2%;Mn:0.2~0.5%;Mo:0.5~1.5%;La:0.75%;Ce:0.5%;余量为Fe;喷焊粉末使用粒度:80-200目。
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