大型止回阀阀体密封面堆焊工艺研究.pdf

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1、维普资讯 http:/总第期电站辅机年月第期 。文章编号：（）大型止回阀阀体密封面堆焊工艺研究赵广宇，王水平（海军驻上海电站辅机厂军代室，上海）摘要：对大型止回阀门密封面的堆焊，需通过对焊接要求、焊接方法、焊接材料的选择以及总体方案设计方面的分析，才能制订专业性较强的堆焊 艺，选择正确的焊接方法，为不同结构，不同材料的大型止回阀门进行施焊，才能恢复阀门的密封性。延长其使用寿命。关键词：大型止回阀门密封面堆焊工艺中图分类号： 文献标识码： （ ： ，：； ；回阀中介质的流动几乎呈直线，因此流体阻力小，可概述以制成大型阀。其缺点是销轴和密封面易于磨损。止回阀可利用流体压力来开启和保持在开启的阀门的

2、密封性是阀门最重要的质量指标。因位置，并利用重力的作用来关闭。阀座密封负载和此，对阀门密封面的“三度”即粗糙度、吻合度及硬组合的紧密性是与返回压力密切相关。如果流体压度，提出了严格的要求。力无法将阀门支撑在一个较大的开启度并保持在稳以旋启式止回阀为例， 其阀体基体材料为铸铁，定的开启位置，则阀瓣和相关的运动部件可能会处直径尺寸有英寸不同的规格。由于铸铁本身于种持续振动的状态。为了避免出现运动部件的材质硬度和耐磨性都比较差，旋转轴与阀体密封面过早磨损、噪音或振动运行，应注重阀体关键工作部经常摩擦，阀体密封面容易磨损，使阀体密封性越来位的质量。旋启式止回阀是指阀瓣以阀体内的轴作越差，导致阀体不能正

3、常工作。为了延长其寿命，降旋转运动，并利用介质的逆流，使阀瓣垂直作用在阀低工程的建设和维护成本，通常的解决办法是在阀座密封面上，从而强迫介质逆流的止回阀。这类止体密封面上堆焊一定厚度的耐磨材料，即耐磨层。收稿日期：修回日期：一作者简介：赵广宇（一），男，大学本科，助理工程师， 毕业于苏州大学物理学院无损检测专业，现就职于海军驻上海电站辅机厂军代表室，从事产品监理工作。维普资讯 http:/电站辅机总第期（）堆焊主要采用手工电弧焊的方法，所以存在效率低，劳动强度大，焊接质量不稳定等缺点。如采用堆焊、钨极手工氩弧焊、熔化极自动氩弧焊等方式。选择堆焊方法时，应着重考虑：自动程序控制堆焊，可以节约大量

4、工时，也可提高密封面的堆焊质量。阀体及其密封面结构（）保证较低的稀释率；（）有较高的熔敷率；（）工件尺寸、形状复杂程度和批量大小；（）力求降低成本。密封面是旋启式止回阀内的关键部分，由密封副组成：一个在阀体（或阀座）上，另一个在闸板（或闸瓣）上。旋启式止回阀上的密封面是一个分布几种堆焊方法的稀释率、熔敷率和单层堆焊的最小厚度，列于表。在圆柱面上的长圆环形弧面。基体是用灰铸铁（含量）生产的铸件，经过一次粗车加工到指定高度，然后需要在其上，用堆焊的方法熔敷一层耐磨耐腐蚀的材料。焊接要求对于大面积堆焊，无论是埋弧自动焊还是等离子弧堆焊，均存在焊层不均匀、工件变形大的缺陷。不加保护气体的自保护管状焊丝

5、明弧堆焊，在国外应用很广。其中，半自动明弧堆焊应用较多。这种方法的突出优点是设备简单、方便灵活，并可堆焊多种成分的合金。但堆焊时飞溅较大。如能解决焊丝的供应，这是种很值得推广的堆焊方法。非熔化极惰性气体保护堆焊（，钨极氩弧由于旋启式止回阀阀体结构的特殊性，其密封面上堆焊有其特殊的要求。堆焊过程中，要求焊枪嘴与密封面在焊点处始终保持垂直，焊道中心始终位于最低点，保证熔滴不流淌。要求次堆焊达到指定的厚度，并焊完整条环形焊缝。整个工艺要求焊缝整体外观平整，宽度不低于基体面宽度的；厚度均匀，保持焊），主要以手工送进各种合金焊丝进行堆焊。这种方法保护效果好，合金元素过渡系数高，稀释率比熔化极气体保护堆焊

6、低。但生产率低，保护气体昂贵，因而使用受到限制。熔化极气体保护焊是采用金属焊丝作为电极（熔化极），以惰性气体保护焊接熔池，以恒定速度送进焊丝，在焊丝与母材之间形成高能电弧，从而使焊丝和母材熔合的焊接方法。相对于其他焊接方法，具有熔敷效率高，成本较低，容易实现自动化控制等优点，但稀释率也较高（为）。由于高合。焊缝内部不能有气孔、裂纹等缺陷。焊接过程平稳，尽量减少飞溅。要求焊接工序合理、安全，便于操作。 堆焊方法的选择堆焊可以采用氧一乙炔气焊、埋弧焊、等离子弧表几种堆焊方法的主要特点焊接方法应用形式熔敷合金方法稀释率（ ）熔敷率（ ）（）单层最小厚度（ ）氧一乙炔气焊手工手工实心焊丝；管状焊丝合金

7、粉末实心焊丝；管状焊丝实心焊丝；管状焊丝实心焊丝；管状焊丝、】、手工电弧焊熔化极保护焊钨极亚氩弧焊手工半自动或自动手工自动半自动实心焊丝管状焊丝管状焊丝单丝自动埋弧焊多丝自动管状焊丝管状焊丝、串联电弧自动单带极自动双带极自动管状焊丝带极带极等离子弧焊自动双热丝自动合金粉末焊丝焊丝板极、电渣焊丝极板极维普资讯 http:/大型止回阀阀体密封面堆焊工艺研究金成分焊丝的加工受到限制，因此实心焊丝的熔化极气体保护堆焊，主要用在要求合金含量较低的金属与金属摩擦磨损类型的零件上。综上所述，采用熔化极气体保护焊实现堆焊工艺是种方便可行的方案。 材料的选择选择堆焊材料，最主要是正确选择堆焊合金类型，一般应遵循

8、下列原则：（）满足工件的使用条件。零件的工作条件十分复杂，选择堆焊合金时，必须首先明确被堆焊零件的磨损类型，然后选取合适于该类磨损的堆焊合金。（）考虑堆焊零件的经济性。当有几种堆焊合金都能满足使用要求时，应尽量选取价格低的堆焊合金以降低堆焊的总体成本。但要注意高合金堆焊材料的使用寿命。因此必须把合金的价格与使用寿命同时考虑才合理。比如，碳化钨合金虽然价格比低合金钢堆焊合金低，但是它在磨粒磨损条件下使用寿命很高。因此碳化钨堆焊零件的实际成本反而可能较低。应按实际工况进行比较，选择最经济的堆焊合金。（）可焊性问题。在满足使用条件和经济指标的前提下，应考虑采用可焊性较好的堆焊合金。可焊性较差的材料容

9、易产生焊接缺陷，并使工艺复杂化，这会降低堆焊合金的使用性能和提高堆焊成本。焊接母材的属性阀体的基体材料是灰铸铁，灰铸铁中碳的质量分数通常为 ，且以片状石墨的形态存在。灰铸铁几乎没有塑性及韧性。其抗拉强度不高，一般均低于。但却有优良的切削加工性能， 其良好的减震性和较低的缺口敏感性等，加之价格低廉，因此被广泛应用于工业生产中。主要用于制造各种机床床身、箱体、壳体、导轨和缸体等。在灰铸铁的显微组织中，除片状石墨外，基体组织一般为铁素体、铁素体珠光体和珠光体种。灰铸铁的力学性能主要取决于基体；其中铁素体基体的灰铸铁的强度、硬度和耐磨性较低，但塑性较好； 珠光体基体的灰铸铁的强度、硬度较高，耐磨性较好

10、，但塑性较差。铁素体珠光体基体的灰铸铁的性能介于两者之间。灰铸铁焊接时的主要问题是白口问题和裂纹问题。电站辅机总第 期（）（）白口问题。在一般焊接条件下，由于焊缝及热影响区的冷却速度极快，如果焊缝金属与母材为相同成分，则焊缝组织往往会形成大量的共晶渗碳体和二次渗碳体。这时焊缝相当于白口铁的组织形态，故称之为白口组织。而热影响区由于冷却速度常常高于焊缝，则更容易形成白口组织。这种白口组织的出现，经常会导致焊缝及热影响区出现焊缝裂纹。而且，由于硬脆的渗碳体的存在，使焊缝附近很难进行机械加工和切削加工。（）裂纹问题。在灰铸铁焊接时，由于片状石墨的存在，其尖端相当于先天的裂纹源。而基体中由于大量淬硬组

11、织的存在，塑性和韧性很差，裂纹很容易发生扩展。即使焊缝中没有淬硬组织存在，在焊接拘束度较大时，由于片状石墨基本上没有强度，石墨片尖端和两侧也可能由于应力的作用而出现裂纹。这种裂纹一般发生在以下，称为淬硬脆化裂纹，属于冷裂纹的种。在铸铁焊接时，这种裂纹极易出现，甚至在焊接时就能听到开裂的声音。这种裂纹一般为横向裂纹，有时可扩展到整个焊缝截面。除以上问题外，在灰铸铁焊接时，焊缝中还可能出现大量的马氏体等淬硬组织，促使裂纹的产生，并使焊缝附近的加工性能变差。焊接材料的选择用焊丝作为焊接材料堆焊阀门密封面，可以得到熔深浅，堆焊金属成分稳定，稀释率低，质量容易保证的焊层。一般堆焊阀门密封面用的焊丝应满足

12、以下主要几个要求：（）堆焊金属应满足密封面性能要求，如抗擦伤，抗腐蚀，并具有一定的硬度和减磨作用等。（）从冶金角度考虑，要求堆焊金属对基体金属有较好的结合性能，也就是与基体金属互溶，形成固溶体、化合物、共晶体等结合形式，或与基体金属浸润，并在基体金属表面具有良好的铺展能力。（）具有一定的抗拉强度和塑性变形能力，可拉拔成丝或具有良好的脱模能力，不粘砂，可浇铸成丝，所含夹杂质最少。常用的阀门堆焊焊丝有黄铜焊丝、钴基合金焊丝、铁基合金焊丝、镍基合金焊丝、铝青铜焊丝。黄铜焊丝只能用于温度较低的氧一乙炔堆焊。当采用氩弧或等离子弧作热源时，因为这类热源温度太高，使锌大量蒸发，造成电弧不稳，因而不能保维普资

13、讯 http:/电站辅机总第期（）证焊层质量。铝青铜焊丝，由于在堆焊过程中产生氧化锅膜，不易与铸铁结合，一般只用在交流氩弧焊工艺中，利用交流氩弧的阴极破碎作用击穿氧化铝膜，才能使用的工艺文件。主要包括工艺方案、产品零部件工艺路线图（或工艺流程图）和工艺规程等。焊接工艺是焊接成功的保证，也是自动焊接设备作的依据。对于旋启式止回阀密封面自动焊接工艺还需要考虑其它方面的问题。曲面合成铝青铜焊丝熔敷在铸铁的表面。钴基合金、镍基合金焊丝可采用氩弧、等离子弧作热源，它们的氧化膜可被熔化，形成熔池。这些材料即可与铸铁互熔，又可在铸铁的表面铺展，结合牢固。钴基合金一直是作为国内外阀门密封面堆焊的由阀体结构（图

14、）可以看出，密封面是个空间曲面，是分布在圆柱面上的环形面，其展开图如图所示。两侧的商线段密封面与水平位置有最大。的倾王牌材料加以应用。但是钴资源稀少。加上近年来钴的价格不断上涨，国内外都已研制了钴基合金的代替材料。镍基合金成为代替钴基合金的最佳选择。在各类堆焊合金中，镍基合金的抗金属一金属间摩擦磨损性能最好，并具有很高的耐热性、抗氧化性、耐腐蚀性，而且易于熔化，有较好的工艺性能；相对于钴基合金又具有较好的经济性。这些特点使它比其它金属更适合用于阀体密封面的堆焊。选择采用的镍基焊丝成分如表所示。焊丝直径 。表镍基合金焊丝成分镍铁锰硅铜碳硫其他 、（） 焊接工艺总体方案设计焊接工艺过程设计就是根据

15、产品的用途性质、图样和技术要求，结合现有条件，运用现代焊接技术知识和先进工艺经验，确定产品的焊接加工方法和程序的过程。它是焊接工艺设计的先行部分和关键环节。因而是生产管理、焊接工装设计和焊接工艺的主要依据。焊接工艺设计的内容如下：（）确定产品各零、部件的加工方法、相应的工艺参数及工艺措施。（）确定产品的合理工艺过程，包括各工序的顺序。（）决定每 工工序所需用的设备、工艺准备及其型号规格，对非标准设备提出设计要求。计算产品的工艺定额，包括金属材料、辅助材料、填充材料的消耗定额和劳动消耗定额。据此确定各工序所需要工人数量及其技术等级。工艺设计的结果是编制出一套指导与管理生产角。为保证焊接过程中，熔

16、化的液相金属不会淌出加工面， 必须使工件随着焊点的移动以孔圆心轴做同步转动， 使焊缝中点始终处于水平位置最低点上，这样每条焊缝都在接近水平面位置焊接， 从而保证熔池有充分时间凝固结合。图阀体密体封面结构图将堆焊的部分，分为个部分直线段一类圆弧段一直线段一类圆弧段。通过运动分解可以由夹具回转台转动和三坐标立面环形运动合成密封面空间曲面（如图，图所示）。路径规划对于英寸的工件，密封面焊接长度小于。为了避免多次焊接时，在接头位置容易产生焊接缺陷，采用一次性焊接整个焊道，中途不停止。焊接引弧位置在右侧点处（图），点位于非工作预留区域内。快速移动到工作区直线段起点处。焊接路径沿弧面中心线【）以正常焊接速

17、度移动一周。焊道在点重合后，快速移动到点收弧结束焊接，然后焊枪退回到初始位置。可以看到为了避免引、 断弧时生成焊缝缺陷影响密封面工作区的质量，引、收弧点选择在非工作区。密封面的宽度约为 ，一道焊缝宽度只维普资讯 http:/大型止回阀阀体密封面堆焊工艺研究电站辅讥总第 期（）图焊枪摆动合成运度不恿图（ 一整体质量不均匀。因此理想的情况是使用。焊枪，为此研制成这种焊枪。但实际操作过程中发现，。直角焊枪穿丝时很困难。折中的方案是一方面要保证穿丝能顺图密封面合成的运动分解示意图利进行，另一方面焊枪应尽量接近。，这样可以减小焊接角度差异引起的焊接质量差异。最终定制了：二一一一一一一：角度接近。的焊枪，

18、见图，很好地解决了这个问 一 题。 ：一一一一一一图密封面结构平面映射示意图有 。在焊接过程中，控制焊枪始终在焊接）。焊枪）。焊枪路径的法线方向，摆动一定的正负角度来使焊道达图不同焊枪对焊接角度影晌示惹图到 的宽度，摆动位置见图。堆焊工艺参数选择焊枪的特殊性选择合理的堆焊工艺参数是保证堆焊质量的重由于焊接过程中，焊枪的头部要伸进阀体的空要措施。制定焊接工艺时，需要选定焊接电流、电弧腔内，所以要求焊枪水平夹装。但是。市场上较普遍电压、焊接速度、焊丝直径、保护气体流量、喷嘴直的气保焊枪其枪头与枪柄之间的夹角都是。，这径、焊丝伸出长度等。使得在连续施焊过程中，对于段与段焊接热处理工艺参数。包括焊前预

19、热和层问温度以产生不同的效果。其原因是焊接方向相反，焊接角及焊后热处理规范等。堆焊工艺参数，根据焊件和度（焊枪与焊接移动方向夹角）分别为。和。堆焊金属材料以及堆焊后的几何尺寸合理地选择。（焊枪角度成互补关系），焊枪角度相差太大，气体保选择最佳的焊接工艺参数，需要较高的理论知识和护效果不一样，导致两边焊缝质量差异，造成密封面丰富的经验，并通过大量反复的实验来确定。在电维普资讯 http:/电站辅机总第 期（）弧电压、焊接电流、进给速度、焊枪高度和保护气体沈阳高中阀门厂阀门制造工艺北京：机械工业出版社，流量等可参考的合理范围内，采用正交试验法，对比 不同工艺参数的变化对焊接效果的影响。邹茉莲邹一心

20、焊接理论及工业基础北京：北京航空航天大学出版社，参考文献：陈善本等，焊接过程现代控制技术哈尔滨工业大学出版社周烨，李坤英译铸铁阀门北京：机械工业出版社（上接第页）水量较大， 经常需要滤油。油在静止颗粒度，确保油质合格。定期解体清理小汽机润滑状态下，杂质及油中的水分会沉积在油箱的底部。油进油滤网，防止因压差过大造成滤网破裂使杂物为了彻底清除油箱中的杂质及水分，检修时，对小汽进入油系统。机油箱进行了排油，清除了油箱底部粘稠性物质，还有各种油漆胶类、垫片和耐油胶圈、脱落部分的杂参考文献：质。每次大小修需对汽动给水泵轴承室回油管道及国华太仓超临界机组汽动给水泵推力瓦损坏原因分小汽机油箱彻底清扫检查，定期滤油和取油样化验析与处理对策北京国华电力技术研究中心有限公司，（上接第页）牛唬 、， 九，血 暑画暑、戗一避琳撰一 、一 厂厂、一、。：。：图吸油雾罩图内环境油雾浓度 结束语参考文献：安装后，除雾装置的使用方便灵活，降雾效果明傅树琴金属加工润滑剂油雾控制的现状与进展润滑油，显，在机床外围 处，实测油雾的扩散浓度，其数值见图所示，机床的周围环境基本无油雾存在。邱金华金属加工液油雾的控制合成润滑材料，（）而且除油雾装置结构简单，便于维护。：