高溫閥門密封面的堆焊修復(fù)

1、第3期(總第116期2002年9月山西機(jī)械SHAN X I M A CH I N ER Y N o 13Sep 1文章編號:100828342(20020320057202高溫閥門密封面的堆焊修復(fù)趙吉吉敏(太化股份合成氨分公司,山西太原030021摘要:根據(jù)高溫閥門的工作狀況,分析了密封面破壞開裂的原因,選擇較為合理的堆焊工藝方法,修復(fù)了閥門。關(guān)鍵詞:閥門;密封;堆焊中圖分類號:T G 45712文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A收稿日期:2002203219作者簡介:趙吉吉敏(19662,女,山西人,工程師,1987年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)焊接專業(yè),本科。引言在化工企業(yè)中,各種不同類型、不同功能的閥門被廣泛應(yīng)用于生

2、產(chǎn)工藝的過程控制中。我公司15萬噸 年合成氨生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 316M 煤氣發(fā)生爐上的高溫煤鎖閥門,位于在造氣工藝生產(chǎn)中為煤氣發(fā)生爐定時裝入焦炭的入口,當(dāng)閥門鎖緊后能保證爐內(nèi)產(chǎn)出的煤氣基本無泄漏。因此,密封面質(zhì)量的好壞直接影響著閥門的使用壽命。在生產(chǎn)使用過程中,由于密封面受到磨損、振動等經(jīng)常發(fā)生開裂破壞引起閥門泄漏事故,造成停車,嚴(yán)重影響化工生產(chǎn)的長期穩(wěn)定運(yùn)行,而且加重了我廠的空氣污染。為了保證合成氨生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行,提高經(jīng)濟(jì)效益,本文從分析造成密封面破壞的原因入手,制定了有效合理的堆焊修復(fù)工藝,從而提高了閥門的質(zhì)量,延長了閥門的使用壽命,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。1高溫閥門密封面破壞的原因111堆焊層

3、摩擦磨損煤鎖閥門在煤炭裝爐時,密封口易粘著煤粒、沙子等,因此,閥門密封面承受磨料磨損。另外,該閥門密封面裝煤后鎖緊時,表面一般不進(jìn)行潤滑,金屬金屬間相對移動時,由于加工時存在尺寸誤差和精度誤差,兩密封面凹凸不平,在摩擦過程中引起表面金屬變形、局部高溫焊合而撕裂或轉(zhuǎn)移到另一面,從而產(chǎn)生粘著磨損,使表面破壞。因此,閥門密封面承受金屬間的摩擦磨損。112熱疲勞閥門工作環(huán)境惡劣,工作溫度最高達(dá)到600。在開、停車過程中,承受反復(fù)的加熱和冷卻作用,使金屬產(chǎn)生裂紋,發(fā)生熱疲勞。113堆焊層脆性大經(jīng)分析,閥門密封面堆焊材料合金系統(tǒng)為C r N i Si 型,堆焊焊條D 557,堆焊層組織為奧氏體。由于含硅量

4、較多,會引起固溶體塑性、韌性大大降低。同時,將在晶界析出脆性的硅化物,使堆焊層強(qiáng)烈脆化,在物料裝爐時的沖擊作用下開裂,嚴(yán)重時呈塊狀剝落。2堆焊方法選擇煤氣發(fā)生爐高溫閥門堆焊層由于采用D 557焊條電弧焊方法堆焊,堆焊層脆性大,在磨損、沖擊、高溫?zé)崞谧饔孟?極易造成密封面損壞。同時,D 557焊條電弧焊勞動強(qiáng)度較大,勞動條件惡劣,制造成本高,制成品使用壽命短,因此,重新選擇合適的堆焊方法是修復(fù)閥門的關(guān)鍵。近年來,我國在高溫閥門堆焊方法上開始選用C r M n M o 合金系統(tǒng),采用不銹鋼焊絲和堿性燒結(jié)焊劑等焊接材料,堆焊金屬為鐵素體+少量馬氏體雙相不銹鋼組織。這種堆焊工藝代表著高溫閥門密封面堆

5、焊的方向,它具有閥門制造成本低,制造難度小,焊接性能好,使用壽命較長等優(yōu)點(diǎn)。從閥門堆焊工藝方法分析,目前用于各類閥門密封面的堆焊工藝方法主要有:手工堆焊、埋弧堆焊、自動堆焊、非熔化極氬弧焊、粉末等離子堆焊、氧乙炔堆焊等。其中埋弧自動焊具有較高的熔敷率和一定的堆焊厚度,其稀釋度高的缺點(diǎn)可以通過多層堆焊加以解決。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有堆焊設(shè)備、密封面焊材等現(xiàn)有條件,選擇使用埋弧焊方法進(jìn)行高溫閥門的密封面修復(fù)是可行的。針對煤氣發(fā)生爐煤鎖閥門工作溫度高、使用頻繁、接觸介質(zhì)復(fù)雜等工況條件,為了得到高性能的閥門密封面,選用藥芯焊絲埋弧焊工藝。目前國外都是采用埋弧自動焊制造閥門密封面,而且采用藥芯焊絲、燒結(jié)焊劑的組合

6、,更容易達(dá)到閥門密封面的技術(shù)要求。3修復(fù)工藝311堆焊面預(yù)處理采用車削加工方法,車掉堆焊層及周圍微裂紋。用M T 無損探傷方法,檢查車削后的閥口,確認(rèn)無裂紋。清理焊接區(qū)油污、鐵銹及其它雜物。閥門本體焊前必須進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度150,采用熱電偶測量溫度。312堆焊31211堆焊工作層選用牌號為T ZY -95、 3藥芯埋弧焊絲,堿性燒結(jié)焊劑HJ 1#新型焊接材料,M Z -1-1000埋弧焊機(jī);采用直流反接方法堆焊工作層,盡量采用平焊位置,且保證3mm 5mm 加工余量。31212堆焊工藝參數(shù)焊接電流:I =240A 260A ;電弧電壓:U =26V 28V ;送絲速度:v =17m h ;最

7、大線能量:E m ax =115kJ mm 。313質(zhì)保措施做好焊前準(zhǔn)備工作,保證焊接設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn),按照焊接參數(shù)操作。焊前焊劑應(yīng)在300±50烘干2h ,焊絲表面上不得有油漆、油污等污物。堆焊過程應(yīng)連續(xù),中間不得停頓,堆焊層溫度控制在100150。焊接時,采用多層、多道焊接技術(shù),堆焊層為3層4層。焊接中要及時清理焊接熔渣。進(jìn)行焊后熱處理。由于堆焊層堆焊完畢后,焊層硬度高,留有焊接殘余應(yīng)力,因此堆焊完畢要進(jìn)行300×2h 的后熱處理。焊后熱處理溫度應(yīng)保證580±20,并保溫2h ,消除堆焊過程中產(chǎn)生的應(yīng)力,均勻和調(diào)整堆焊層合金組織,并調(diào)整堆焊層硬度達(dá)到HB 314

8、HB 320。堆焊層金相組織為馬氏體+鐵素體。314切削加工閥門外觀檢查應(yīng)無明顯的咬肉、夾渣,按圖紙技術(shù)要求切削加工密封口。315探傷檢查用磁粉或著色探傷方法檢查堆焊層,應(yīng)無裂紋、氣孔等焊接缺陷。經(jīng)檢驗(yàn)、驗(yàn)收合格后交付使用。4使用效果與經(jīng)濟(jì)效益實(shí)踐證明,采用了上述修復(fù)工藝修復(fù)的閥門質(zhì)量可靠,密封效果好,使用壽命大大延長,而且修復(fù)費(fèi)用較低。每一個閥門密封面的修復(fù)費(fèi)用為11000元,而采購一臺新閥門需花費(fèi)80000元。我公司造氣車間共有此類閥門8臺,這些閥門每年平均有4臺因無法修復(fù)而更新,采用此法后,每年可節(jié)約采購閥門的資金約2716萬元。在取得一定經(jīng)濟(jì)效益的同時,應(yīng)用此法還將原來報廢的閥門變?yōu)殚y

9、體,可多次修復(fù)使用,降低了噸鋼產(chǎn)量備件消耗,相應(yīng)地減少了備件庫存,從而減少了備件資金占用。同時,由于修復(fù)后的閥門密封效果好,減少了開停車次數(shù),有效控制了生產(chǎn)中的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象,減輕了空氣污染,降低了合成氨生產(chǎn)的成本,為企業(yè)的節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn),其直接與間接的經(jīng)濟(jì)效益均十分可觀。參考文獻(xiàn):1周振豐,張文1焊接冶金與金屬焊接性M 1北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19871The application of heap weld i ng to restore the surface seal of h igh tem perature valveZHAO Zhe -m i n(T aiyuan Chem ical Industry (Group Co 1L td 1,T aiyuan 030021,Ch ina Abstract :Based on the w o rk ing statu s of h igh temperatu re valve ,th is paper analyses the cau se of craze of su rface seal 1A