CN104002057B - Wb36阀体密封面焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀体的焊接工艺，具体的涉及一种WB36阀体密封面焊接工艺。本发明提出了一种WB36阀体密封面焊接工艺，解决了阀体焊接后出现裂纹的现象。本发明采用特殊的组合焊接方法，对易断裂的WB36阀体进行焊接。WB36钢具有一定的冷裂敏感性，钢中的Cr、Mo、Nb等强碳化物形成元素，增加了钢的再热裂纹敏感性。WB36耐热钢材料合金总量高，导热性能和焊接性能差，阀体密封面深孔堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易出现裂纹，因此该钢焊前必需预热和焊后必需热处理才能达到要求。

Description

WB36阀体密封面焊接工艺
技术领域
本发明涉及阀体的焊接工艺，具体的涉及一种WB36阀体密封面焊接工艺。
背景技术
WB36为德国梯生钢厂、曼内斯曼钢厂和日本住友金属株式会社生产的Ni-Cu-Mo低合金钢。由于WB36钢具有较高的强度和良好的焊接性能等特点，已作为耐热合金钢列入Vdtuv法规，并广泛用作500℃以下大型热电站压力管道。
传统截止阀设计使用的压力PN是32MPa以下；现截止阀设计使用的压力PN是42MPa，阀体材料为WB36。
WB36钢具有一定的冷裂敏感性，钢中的Cr、Mo、Nb等强碳化物形成元素，增加了钢的再热裂纹敏感性。WB36耐热钢材料合金总量高，导热性能和焊接性能差，阀体密封面深孔堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易出现裂纹，因此该钢焊前必需预热和焊后必需热处理才能达到要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种WB36阀体密封面焊接工艺，解决了阀体焊接后出现裂纹的现象。
为了达到上述发明目的，本发明提出了以下方案：
WB36阀体密封面焊接工艺，具体是以下步骤：
第一步，焊J607RH
A.阀体工件预热；
将整个阀体放入箱式炉里加热，加至100-150℃，在此温度下保温2小时；
B.将J607RH焊条烘焙300-350℃，并保温1小时；
C.进行预热焊接J607RH，焊接电流为140-160A，焊接电压为20-23V，焊接最高层间温度150-250℃；
第二步，焊A402
阀体冷却后，再直接将A402焊条烘焙，烘焙温度为150-200℃，保温1.5小时，WB36阀体不预热、不回火，焊接电流为200-210A，焊接电压为22V；
第三步，金加工
车平打地面，并探伤检查；
第四步，焊D802
将上一步探伤后确认完好的工件放到炉箱里进行预热，加热温度在430-460℃，同时保温2小时；
焊D802，将D802焊条烘焙到200-250℃，同时保温1.5小时；焊接电流为240A-280A；焊接电压为25V-30V；
焊后回火，在580-620℃温度下保温3小时。
第一步中焊J607RH时，其焊接厚度为1mm。
第二步中焊接A402时，其焊接厚度为2mm。(留1mm机床切削加工)
第三步中车平打底面，保证深度1mm；检查密封面无裂纹、气孔、夹渣。
第四步中焊接D802时，焊接厚度5-6mm，焊接最高层间温度≤300℃。
一种利用上述方法制作形成的WB36材质阀体，在阀体的密封面由内至外为三层不同材质，其中最里层为J607RH焊条焊接形成，中间层为A402焊条焊接形成，最外层是D802焊条焊接形成。
所述的J607RH焊接厚度为1mm，A402焊接厚度为2mm，D802焊接厚度为5-6mm。
本发明采用特殊的组合焊接方法，对易断裂的WB36阀体进行焊接。WB36钢具有一定的冷裂敏感性，钢中的Cr、Mo、Nb等强碳化物形成元素，增加了钢的再热裂纹敏感性。WB36耐热钢材料合金总量高，导热性能和焊接性能差，阀体密封面深孔堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易出现裂纹，因此该钢焊前必需预热和焊后必需热处理才能达到要求。
A402奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，比铁素体和珠光体钢具有更好的抗高温氧化性能，同时还有优良高温热强性能。此钢容易焊接，不因温度变化发生相变。对氢脆不敏感，在焊态下奥氏体不锈钢也有较好的塑性和韧性。焊接的主要问题：易产生焊接热裂纹、脆化、晶间腐蚀、应力腐蚀、表面氧化，此外，因其导热性能差，线膨胀系数大，所以焊接应力和焊接变形较大。
D802焊条在钴铬钨堆焊合金中，碳及钨含量较低，是韧性最好的一种，能承受在冷热条件下的冲击，产生裂缝的可能性小，用硬质合金刀具容易切削加工，金相组织为奥氏体和共晶体。
为了解决问题本发明在WB36钢的可焊性较差的情况下，通过焊接时采用严格的焊前预热、焊后热处理等工艺措施，从而保证了焊接质量。
对于A402解决措施是：了避免焊缝枝晶粗大，以致增大偏折，应尽量采用小的热输入量，不预热、降低层间温度，不回火等。
于是形成了用J607RH主要是根本材料打底的，A402焊接性能好，主要是起到过渡作用，减少裂纹，D802是硬质合金，阀门密封面耐高温耐高压的，利用上述方法进行焊接，使阀体固若金汤。
具体实施方式
为了更进一步的说明本发明的制作过程，以及采用该制作方法所获得的优点，下面结合附图进一步的描述。
首先我们看一下WB36钢的的特点：
一、WB36钢的基本性能：
WB36为德国梯生钢厂、曼内斯曼钢厂和日本住友金属株式会社生产的Ni-Cu-Mo低合金钢。由于WB36钢具有较高的强度和良好的焊接性能等特点，已作为耐热合金钢列入Vdtuv法规，并广泛用作500℃以下大型热电站压力管道。
WB36是一种Ni-Cu-Mo型低合金钢，在DIN标准中被称为15NiCuMoNb5。WB36中含有Ni、Cu、Nb等合金元素，具有高的抗拉强度和屈服强度。Nb细化晶粒，Cu通过其析出物达到沉淀强化，并提高钢的抗腐蚀性。但Cu是使材料具有红脆性的元素，在钢中易在晶界富集，引起网状裂纹缺陷。钢中加入Ni，可以使晶界产生熔点较高的Cu-Ni化合物，从而消除Cu的不良影响。
二、WB36钢的焊接性能：
1、WB36钢化学成份：
2、WB36钢机械性能：
抗拉强度(σb) 屈服强度(σs) 延伸率(δ) 硬度HB
610-780(MPa) 440(MPa) 19％ ≤252
3、WB36钢焊接性能：
WB36钢具有一定的冷裂敏感性，钢中的Cr、Mo、Nb等强碳化物形成元素，增加了钢的再热裂纹敏感性。WB36耐热钢材料合金总量高，导热性能和焊接性能差，阀体密封面深孔堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易出现裂纹，因此该钢焊前必需预热和焊后必需热处理才能达到要求。
三、WB36阀体焊接：
1.焊材的选择：
先预热焊J607RH，然后冷焊A402，最后预热焊D802硬质合金。本体材料焊接选用J607RH，直径￠4mm；不锈钢焊条选用A402，直径￠4mm；硬质合金焊条选用D802，直径￠5mm。
2.J607RH焊条：
(1)J607RH高强度钢焊条的化学成份：
C Mn Si P S Mo Ni
0.073 1.53 0.24 0.010 0.007 0.33 1.09
(2)J607RH高强度钢焊条的特点：
a:特征：压力容器用590MPa级无裂纹钢用超低氢焊条，具有良好的抗裂和冲击韧性,采用直流反接，可全位置焊。
b:用途:用于压力容器、桥梁、水电站下降管及海洋工程等焊接结构。
3.A402焊条：
(1)A402不锈钢焊条的化学成份：
(2)A402不锈钢焊条的特点：
A402奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，比铁素体和珠光体钢具有更好的抗高温氧化性能，同时还有优良高温热强性能。此钢容易焊接，不因温度变化发生相变。对氢脆不敏感，在焊态下奥氏体不锈钢也有较好的塑性和韧性。
焊接的主要问题：易产生焊接热裂纹、脆化、晶间腐蚀、应力腐蚀、表面氧化，此外，因其导热性能差，线膨胀系数大，所以焊接应力和焊接变形较大。
解决措施：为了避免焊缝枝晶粗大，以致增大偏折，应尽量采用小的热输入量，不预热、降低层间温度，不回火等。
4.D802焊条:
(1)D802焊条的化学成份：
(2)D802焊条特点：
D802焊条在钴铬钨堆焊合金中，碳及钨含量较低，是韧性最好的一种，能承受在冷热条件下的冲击，产生裂缝的可能性小，用硬质合金刀具容易切削加工，金相组织为奥氏体和共晶体。
5.WB36阀体焊接：
(1)焊J607RH：
A：工件预热：100-150℃X2h保温。
B：电焊条烘培：300-350℃X1h保温。
C：焊接电流：140-160A。
D：焊接电压：20-23V。
E：焊接最高层间温度150-250℃。
(2)焊A402：
A：电焊条烘培：150-200℃X1.5h保温。
B：WB36阀体不预热、不回火。
C：焊接电流：200-210A。
D：焊接电压：22V。
E:金加工：
a：车平打底面，保证深度1mm。
b：检查密封面无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
(3)焊D802：
A：工件预热：430-460℃X2h保温。
B：电焊条烘培：200-250℃X1.5h保温。
C：焊接电流：240A-280A。
D：焊接电压：25V-30V。
E：焊接最高层间温度≤300℃为宜。
F：焊后回火：580-620℃X3h保温。

Claims (7)

1.WB36阀体密封面焊接工艺，其特征在于以下步骤：
第一步，焊J607RH
A.阀体工件预热；
将整个阀体放入箱式炉里加热，加至100-150℃，在此温度下保温2小时；
B.将J607RH焊条烘焙300-350℃，并保温1小时；
C.进行预热焊接J607RH，焊接电流为140-160A，焊接电压为20-23V，焊接最高层间温度150-250℃；
第二步，焊A402
阀体冷却后，再直接将A402焊条烘焙，烘焙温度为150-200℃，保温1.5小时，WB36阀体不预热、不回火，焊接电流为200-210A，焊接电压为22V；
第三步，金加工
车平打底面，并探伤检查；
第四步，焊D802
将上一步探伤后确认完好的工件放到炉箱里进行预热，加热温度在430-460℃，同时保温2小时；
焊D802，将D802焊条烘焙到200-250℃，同时保温1.5小时；焊接电流为240A-280A；焊接电压为25V-30V；
焊后回火，在580-620℃温度下保温3小时。
2.根据权利要求要求1所述的WB36阀体密封面焊接工艺，其特征在于第一步中焊J607RH时，其焊接厚度为1mm。
3.根据权利要求要求1所述的WB36阀体密封面焊接工艺，其特征在于第二步中焊接A402时，其焊接厚度为2mm。
4.根据权利要求要求1所述的WB36阀体密封面焊接工艺，其特征在于第三步中车平打底面，保证深度1mm；检查密封面无裂纹、气孔、夹渣。
5.根据权利要求要求1所述的WB36阀体密封面焊接工艺，其特征在于第四步中焊接D802时，焊接厚度5-6mm，焊接最高层间温度≤300℃。
6.一种利用权利要求1-5中任一方法制作形成的WB36材质阀体，其特征是在阀体的密封面由内至外为三层不同材质，其中最里层为J607RH焊条焊接形成，中间层为A402焊条焊接形成，最外层是D802焊条焊接形成。
7.根据权利要求6所述的WB36材质阀体，其特征是J607RH焊接厚度为1mm，A402焊接厚度为2mm，D802焊接厚度为5-6mm。
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