電站閥閥體產生裂紋的原因分析與處理

電站閥閥體在鈷基合金堆焊中產生裂紋的原因主要是閥體剛性大。在焊接過程中電弧形成熔池,向焊接部位不斷熔化加熱，而焊后溫度又快速下降，熔化金屬凝固形成焊縫。如果預熱溫度低，焊層溫度下降必然很快。在焊層快速冷卻情況下，焊層的收縮率快于閥體的收縮率，在這種應力作用下很快使焊層與母材形成一種內拉應力，將焊層拉裂。在加工焊接部位時應嚴禁出現尖角。

堆焊前預熱溫度達不到要求，在焊接的時候溫度達不到需要的熱量。當焊接位置溫度不高時，焊接的地方熱量迅速變冷會損害堆焊材料。用于堆焊的鈷合金自身的硬性較高，作業熱量達到五百到七百攝氏度時，硬度仍然在三百到五百的硬度，但是它的韌性和抗裂性能就很差，冷卻過快很容易就出現縫隙，所以在堆焊之前一定要先預熱。由堆焊物件的大小決定預熱的溫度，普遍采取的溫度在三百五到五百攝氏度。

堆焊之前，焊條上的保護皮一定是完好無缺的，防止潮濕。堆焊之前放在一百五十攝氏度的保溫桶內進行一小時的烘烤。進行堆焊的孔圓弧狀的R角在技術允許的范圍內可以使用最大值，普遍R≥3 毫米。內徑在十毫米到二十五毫米的較小的孔，可以使用焊條在孔底部滿焊，如圖2，一定要確保焊接位置的溫度在二百五攝氏度以上，終止點設置在中間，焊接到最后要速度較慢的把焊條提起來。配件堆焊之前溫度要在二百五十攝氏度，加熱到三百五到三百七攝氏度，保持十五個小時再開展堆焊，每一部分焊接完成后清理干凈焊渣。并且掌控位置溫度要一直在二百五十攝氏度以上，堆焊結束后清理焊渣。閥體堆焊之后要馬上放在四百五十度的爐內進行保溫，等閥體或者爐內溫度達到六百九十到七百三十攝氏度時關火，保溫兩個小時之后伴隨爐子冷卻閥體冷卻，當爐子溫度在二百五十攝氏度以下拿出冷卻到常溫之后再開展下一步驟的作業。

圖2  DN32-50mm閥體密封面堆焊示意圖

DN≥32mm 閥體應將堆焊坡口加工成U 形(圖3)，來解決堆焊鈷基合金時產生剛性過大引起的收縮性不均勻的問題。在堆焊操作前，將工件清理干凈，工件進爐(爐溫為250℃)，加熱至450~500℃，保溫2h，出爐施焊。先用鈷基合金焊條堆焊密封面，每層焊完后清除焊渣，同時須控制層間溫度≥250℃，堆焊全部完成后清除焊渣。再用奧氏體不銹鋼焊條(高Cr、Ni 含量的不銹鋼焊條)將U 形坡口焊滿。閥體焊接全部結束后立即進爐(450℃)保溫，待本批或本爐焊接完畢后升溫至720±20℃回火，升溫速度150℃/h，保溫2h 后隨爐冷卻，當爐溫<250℃后空冷至常溫即可進行后續加工(圖3)。這種工藝改進對產品的性能沒有影響，用U 形坡口完全可以消除閥體在堆焊鈷基合金時產生內應力的作用，并且奧氏體不銹鋼焊材的抗拉強度大，延伸率高，因此減少了焊接裂紋的產生，提高了產品的合格率。無損檢驗結果表明,產品合格率達95%以上。

圖3  DN32-50mm閥體密封面堆焊示意圖