CN106334902A - 一种阀体的焊接方法及阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀体的焊接方法，特别涉及到关于F91材质的阀体焊接工艺。本发明的发明目的是提供一种阀体焊接的方法，解决以往F91阀体的密封面焊接后产生裂缝的问题。本发明是这样实现的：一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于，包括以下步序：总体分两部分，阀体焊和阀瓣焊；本发明所解决的第二个发明问题是：提供一种F91焊接的阀体，解决以往F91焊接阀体容易开裂的现像。

Description

一种阀体的焊接方法及阀
技术领域
本发明涉及一种阀体的焊接方法，特别涉及到关于F91材质的阀体焊接工艺。
背景技术
F91钢的材料为Cr9Mo1V钢，属于马氏体型耐热钢，钢中主要元素：（1）钒元素能提高室温、中温强度和热强性，增加钢在高温下的组织稳定性，改善低碳合金钢的焊接性能。
（2）铬元素能提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性及高温强度。
（3）钼元素主要是提高强度并抑制铬钢的热脆性倾向。
F91钢具有较大的淬硬倾向和冷裂倾向，焊接时可能产生冷裂纹和热裂纹；F91钢是中合金钢，合金含量较高，Cr、Mo元素含量分别达到9.50%和1.05%，使其具有相当的空淬性，Cr、Mo、Mn、Ni等元素都可以显著地提高钢的淬硬性，在焊接过程中易产生裂纹。F91钢在正常条件下焊接裂纹达100%。F91钢的可焊性较差，焊接时为保证焊接质量，必须采用特殊的技术处理工艺。
阀体的制作过程中，由于密封要求高，其密封面不能有裂纹，要求相当高，而对于上述用F91材质制作的阀体，在后续工作焊制密封面进就更容易产生裂纹了。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种阀体焊接的方法，解决以往F91阀体的密封面焊接后产生裂缝的问题。
1、为完成上述发明目的，本发明是这样实现的：一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于，包括以下步序：总体分两部分，阀体焊和阀瓣焊；
阀体焊；
（1）焊P91
a.阀体工件预热;
将整个阀体放入放在箱式炉里加热，加至400-450℃，在此温度上持续保温2小时；
b.将直径¢4mm的P91本体焊条烘培150-200℃保温1.5小时；
（2）焊A302
阀体冷却后，再直接将A302焊条烘培，烘培温度为150-200℃，保温2小时；
（3）金加工
车平打底面，探伤检察；
（4）焊D802：
将上一步探伤后确认完好的工件放到炉箱同进行预热，加热温度在500-550℃，同时保温2小时；
焊D802,将D802焊条加热到200-250℃，同时保温1.5小时；焊后回火：720℃保温3小时。
阀瓣焊；
将阀瓣进行预热，预热后直接焊D802;焊好后回火。
本发明采用特殊的组合焊接方法，对于易断裂F91阀体和阀瓣进行焊接，单独使用F91钢是中合金钢，合金含量较高，Cr、Mo元素含量分别达到9.50%和1.05%，使其具有相当的空淬性，Cr、Mo、Mn、Ni等元素都可以显著地提高钢的淬硬性，在焊接过程中易产生裂纹。F91钢在不预热条件下焊接裂纹达100%。
A302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，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。
为解决问题本专昨在F91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，从而保证焊接质量。
对于A302解决措施是：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。
于是形成了用P91主要是跟本材料打底的，A302焊接性能好，主要是起过渡作用的，减少裂纹的，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，使阀体整体固若金汤。
对上述技术方案作进一步的改进，在阀体焊的第（1）步中的焊P91焊条时，其焊接厚度为1MM。从上述介绍中我们也了解了，其P91主要用于打底，因此，其实厚度也没有必要太厚。在阀体焊的第（2）步中的焊A302焊条时，焊接两层，层间最高温度保持在200以下，每层的高度为1MM。我们上面已经说了，要解决焊缝枝晶粗大，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，本技术方案便使其层间温度低于200度，进而克服罪上述问题。
对上述技术方案作进一步的改进，在第阀体焊的（3）步中车平打底面，保证深度1mm；检查密封面无裂纹、气孔、夹渣。在第（4）步中，D802焊两层，共5-6mm；层间最高温度保持在300以下。我们上面介绍过D802焊条在钴铬钨堆焊合金中，碳及钨含量较低，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，因此我们采用了D802的硬质合金阀门作密封面。
本专利所解决的第二个发明问题是：提供一种F91焊接的阀体，解决以往F91焊接阀体容易开裂的现像。
在阀体的密封面由内至表为三层不同的材质，其中最里层为P91焊条焊接形成，中间层为A302焊条焊接形成；最外层为D802焊条焊接形成。
P91焊接厚度为1MM；A302焊接厚度为1MM；D802焊接厚度为5－6MM。本专利在焊接处采用三种材质相结合，最终让本体材料和三种焊条材料结全为一个整体，解了以往阀体结合处开焊的问题，从而也提高了成品率和工作效率。
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，下面作进一步的描述。
首先我们先来谈F91钢的特点：
F91钢的材料为Cr9Mo1V钢，属于马氏体型耐热钢，钢中主要元素：
（1）钒元素能提高室温、中温强度和热强性，增加钢在高温下的组织稳定性，改善低碳合金钢的焊接性能。
（2）铬元素能提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性及高温强度。
（3）钼元素主要是提高强度并抑制铬钢的热脆性倾向。
1．化学成份：
C Mn Si Cr P S Mo V Ni N
0.08-0.12 0.30-0.60 0.20-0.50 8.00-9.50 ≤0.02 ≤0.01 0.85-1.05 0.18-0.25 ≤0.4 0.03-0.07
2．机械性能：
抗拉强度(σb) 屈服强度(σs) 延伸率(δ) 收缩率(ψ) 硬度HB
585(MPa) 415(MPa) 20% 40% ≤248
从上述数据及性能我知道，F91作为阀体的材质相当合适，可是我们再看看以下特点，您可能要马上改变想法。
F91钢是中合金钢，合金含量较高，Cr、Mo元素含量分别达到9.50%和1.05%，使其具有相当的空淬性，Cr、Mo、Mn、Ni等元素都可以显著地提高钢的淬硬性，在焊接过程中易产生裂纹。F91钢在不预热条件下焊接裂纹达100%。
而为了让阀体能具有上述特性，我们采用下述办法完成；先预热焊P91，然后冷焊A302，最后预热焊D802硬质合金。本体材料焊接选用P91，直径¢4mm；不锈钢焊条选用A302，直径¢4mm；硬质合金焊条选用D802，直径¢5mm。
具体方法如下：（1）焊P91：
A： 工件预热：400-450℃X2h保温。
B： 电焊条烘培：150-200℃X1.5h保温。
C： 焊接电流：220A。
D： 焊接电压：25V。
E： 焊接最高层间温度≤300℃为宜。
（2）焊A302：
A：电焊条烘培：150-200℃X1.5h保温。
B：F91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：500-550℃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：720℃X3h保温。
再焊阀瓣，将阀瓣进行预热，预热后直接焊D802;焊好后回火。
采用上述方法便形成了一个F91材质阀体，其在焊接口处的焊区由内至表为三层不同的材质，其中最里层为P91焊条焊接形成，中间层为A302焊条焊接形成；最外层为D802焊条焊接形成。P91焊接厚度为1MM；A302焊接厚度为1MM；D802焊接厚度为5－6MM。 这样的阀体即解决了以往阀体F91材质焊接难的问题，同时达到了阀体与阀瓣密封的目的。

Claims (7)

1.一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于，包括以下步序：总体分两部分，阀体焊和阀瓣焊；
阀体焊；
（1）焊P91
a.阀体工件预热;
将整个阀体放入放在箱式炉里加热，加至400-450℃，在此温度上持续保温2小时；
b.将直径¢4mm的P91本体焊条烘培150-200℃保温1.5小时；
（2）焊A302
阀体冷却后，再直接将A302焊条烘培，烘培温度为150-200℃，保温2小时；
（3）金加工
车平打底面，探伤检察；
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500-550℃，同时保温2小时；
焊D802,将D802焊条烘培到200-250℃，同时保温1.5小时；焊后回火：720℃保温3小时；
阀瓣焊；
将阀瓣进行预热，预热后直接焊D802;焊好后回火。
2.根据权利要求1所述的一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于：在阀体焊的第（1）步中的焊P91焊条时，其焊接厚度为1MM。
3.根据权利要求1所述的一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于：在阀体焊的第（2）步中的焊A302焊条时，焊接两层，层间最高温度保持在200以下，每层的高度为1MM。
4.根据权利要求3所述的一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于：在阀体焊的第（3）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1、2、3或4所述的一种F91材质阀体密封面的焊接工艺，其特征在于：在阀体焊的第（4）步中，D802焊两层，共5-6mm；层间最高温度保持在300以下。
6.一种利用上述方法制作形成的F91材质阀体，其特征在于：在阀体的密封面由内至表为三层不同的材质，其中最里层为P91焊条焊接形成，中间层为A302焊条焊接形成；最外层为D802焊条焊接形成。
7.根据权利要求6所述的一种F91材质阀体，其特征在于：P91焊接厚度为1MM；A302焊接厚度为1MM；D802焊接厚度为5－6MM。
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