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2021-07-31 15:37
隨著我國火電事業(yè)的不斷發(fā)展，超臨界火電機組的運用越來越多，F(xiàn)92材料以其優(yōu)異的性能發(fā)揮著重要作用。F92材料閥體密封面深孔堆焊 D802的過程中（特別是DN10 ~ DN50密封面的堆焊），存在著合格率低，焊后裂紋，及延時裂紋頻次較高的問題。解決的辦法大多數(shù)是補焊，甚至是多次補焊。不僅提高了生產(chǎn)成本，延長了生產(chǎn)周期，多次補焊還導致密封面周圍組織的性能變壞，影響使用壽命，留下安全隱患。經(jīng)過對F92閥體深孔密封面堆焊D802多次的研究及試驗，較好地解決了堆焊難題，使堆焊一次成功率達到98%以上。
F92材料成分及力學性能。F92材料是在F91材料的基礎上進行了改進，成分的主要變化是-0.5% Mo + 1.80%W + 4 x 10'5 B，其性能變化主要體現(xiàn)在600T以下100000h蠕變強度比F91提高約30%，高溫強度與F91之比為113MPa:85MPa。由于W的增加，鎢的特殊碳化物阻止鋼的晶粒長大，降低了鋼的過熱敏感性，材料的紅硬性和冋火穩(wěn)定性得到了提高。在冷卻過程中，過冷奧氏體更加穩(wěn)定，空淬能力強。微量硼的增加， 提高了鋼的淬火強度和耐熱鋼的高溫強度，改善了切削加工性能。但是奧氏體晶粒長大的傾向加大，回火脆性的傾向加大。由于F92材料合金總量更高，導熱性能較差，在熱處理和焊接過程中應力較大和應力分布不均勻的問題是主要矛盾。
D802是一種鈷鉻鎢合金焊芯、鈦鈣型藥皮的堆焊用焊條,宜采用直流反接。堆焊金屬在1000T仍具有良好的耐磨性及耐腐蝕性。堆焊層硬度>40HRk D802含碳量高，合金總量高，高溫耐磨性能、高溫強度及高溫耐蝕性能好，適用于高溫高壓電站閥門的密封面堆焊。但是焊接性能較差，對焊接工藝的要求很高，隨著施焊面積的加大，焊接裂紋及延時裂紋上升趨勢明顯。閥體密封面堆焊的一次合格率較低。
F92和D802兩種材料的強度和硬度較高，塑性和韌性較低。在堆焊過程中，DN20以下的閥體出現(xiàn)堆焊裂紋的概率兒乎為零，隨著閥門公稱尺寸的加大，裂紋呈上升趨勢。
根據(jù)裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象，進行了原因分析。當閥門公稱尺J<DN20時，熱 應力+組織應力+焊接應力+其他應力< F92的抗拉強度，其堆焊后不出現(xiàn)裂紋。當閥門公稱尺寸>DN32時，熱應力+組織應力+焊接應力+其他應 》>F92的抗拉強度，其堆焊后裂紋產(chǎn)生的概率明顯增加。延時裂紋是由于焊件應力接近臨界應力，組織轉(zhuǎn)變不完全，焊件在加工后仍存在殘余奧氏體向淬火馬氏體轉(zhuǎn)變，這種組織的存在是延時裂紋出 現(xiàn)的原因。
密封面堆焊的關(guān)鍵是合理的堆焊接工藝和堆焊過程中嚴格的工藝控制》在焊接過程中既要保證很好的熔合，不產(chǎn)生夾渣或氣孔，又要嚴格控制好熱輸入和層間溫度，將焊接應力降至最小范圍。避免在堆焊過程中產(chǎn)生裂紋。通過多次試驗，優(yōu)選出一套比較合理的工藝參數(shù)。具體操作要點是焊條直徑宜小，焊接電流宜小，焊接速度宜快，焊接層高宜薄，層間溫度必須嚴格控制。
F92材料受合金含量較高的影響過冷奧氏體比較穩(wěn)定，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點低，轉(zhuǎn)變區(qū)域?qū)挒?88℃，MfSlOSt),過冷奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的時間較長，組織轉(zhuǎn)變過程中會形成較大的組織應力。同時材料的導熱性較差，組織轉(zhuǎn)變的快慢會形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及延時裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重點考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應力，保證組織轉(zhuǎn)變完全和充分，不讓淬火馬氏體出現(xiàn)在經(jīng)過焊后熱處理的焊件上。具體工藝步驟為閥體密封面堆焊后立即進爐（爐溫300℃)
F92材料受合金含量較高的影響過冷奧氏體比 較穩(wěn)定，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點低，轉(zhuǎn)變區(qū)域?qū)?為388℃，MfSlOSt),過冷奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的時間較長，組織轉(zhuǎn)變過程中會形成較大的 組織應力。同時材料的導熱性較差，組織轉(zhuǎn)變的快 慢會形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及 延時裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重 點考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應 力，保證組織轉(zhuǎn)變完全和充分，不讓淬火馬氏體出 現(xiàn)在經(jīng)過焊后熱處理的焊件上。具體工藝 步驟為閥體密封面堆焊后立即進爐（爐溫300℃)緩冷，時間2 ~ 3 h —以每小時在150℃的速度升溫 到780T —保溫4 ~ 5h—以每小時矣150T的速度冷 卻到300T—300T；以下打開爐門冷卻到100T以下出爐。
閥體密封面堆焊的原工藝采取密封面滿堆焊—焊后熱處理—粗加工密封面—打中間孔— 精加工密封面的方法，此工藝存茌施焊面積大及堆焊層厚的問題，由于F92和D802剛性強而鈿性低，在完成堆焊后，熱應力、組織應力、焊接應力和機加工應力的疊加很容易引起密封面開裂。另外，深孔焊焊接的可視性差，焊條須接長，在整個焊接過程中孔內(nèi)充滿煙霧，焊工僅憑經(jīng)驗操作，執(zhí)行工藝的穩(wěn)定性無法保證，造成堆焊質(zhì)量的波動。
F92材料成分及力學性能。F92材料是在F91材料的基礎上進行了改進，成分的主要變化是-0.5% Mo + 1.80%W + 4 x 10'5 B，其性能變化主要體現(xiàn)在600T以下100000h蠕變強度比F91提高約30%，高溫強度與F91之比為113MPa:85MPa。由于W的增加，鎢的特殊碳化物阻止鋼的晶粒長大，降低了鋼的過熱敏感性，材料的紅硬性和冋火穩(wěn)定性得到了提高。在冷卻過程中，過冷奧氏體更加穩(wěn)定，空淬能力強。微量硼的增加， 提高了鋼的淬火強度和耐熱鋼的高溫強度，改善了切削加工性能。但是奧氏體晶粒長大的傾向加大，回火脆性的傾向加大。由于F92材料合金總量更高，導熱性能較差，在熱處理和焊接過程中應力較大和應力分布不均勻的問題是主要矛盾。
F92和D802兩種材料的強度和硬度較高，塑性和韌性較低。在堆焊過程中，DN20以下的閥體出現(xiàn)堆焊裂紋的概率兒乎為零，隨著閥門公稱尺寸的加大，裂紋呈上升趨勢。
根據(jù)裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象，進行了原因分析。當閥門公稱尺J<DN20時，熱 應力+組織應力+焊接應力+其他應力< F92的抗拉強度，其堆焊后不出現(xiàn)裂紋。當閥門公稱尺寸>DN32時，熱應力+組織應力+焊接應力+其他應 》>F92的抗拉強度，其堆焊后裂紋產(chǎn)生的概率明顯增加。延時裂紋是由于焊件應力接近臨界應力，組織轉(zhuǎn)變不完全，焊件在加工后仍存在殘余奧氏體向淬火馬氏體轉(zhuǎn)變，這種組織的存在是延時裂紋出 現(xiàn)的原因。
密封面堆焊的關(guān)鍵是合理的堆焊接工藝和堆焊過程中嚴格的工藝控制》在焊接過程中既要保證很好的熔合，不產(chǎn)生夾渣或氣孔，又要嚴格控制好熱輸入和層間溫度，將焊接應力降至最小范圍。避免在堆焊過程中產(chǎn)生裂紋。通過多次試驗，優(yōu)選出一套比較合理的工藝參數(shù)。具體操作要點是焊條直徑宜小，焊接電流宜小，焊接速度宜快，焊接層高宜薄，層間溫度必須嚴格控制。
F92材料受合金含量較高的影響過冷奧氏體比較穩(wěn)定，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點低，轉(zhuǎn)變區(qū)域?qū)挒?88℃，MfSlOSt),過冷奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的時間較長，組織轉(zhuǎn)變過程中會形成較大的組織應力。同時材料的導熱性較差，組織轉(zhuǎn)變的快慢會形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及延時裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重點考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應力，保證組織轉(zhuǎn)變完全和充分，不讓淬火馬氏體出現(xiàn)在經(jīng)過焊后熱處理的焊件上。具體工藝步驟為閥體密封面堆焊后立即進爐（爐溫300℃)
閥體密封面堆焊的原工藝采取密封面滿堆焊—焊后熱處理—粗加工密封面—打中間孔— 精加工密封面的方法，此工藝存茌施焊面積大及堆焊層厚的問題，由于F92和D802剛性強而鈿性低，在完成堆焊后，熱應力、組織應力、焊接應力和機加工應力的疊加很容易引起密封面開裂。另外，深孔焊焊接的可視性差，焊條須接長，在整個焊接過程中孔內(nèi)充滿煙霧，焊工僅憑經(jīng)驗操作，執(zhí)行工藝的穩(wěn)定性無法保證，造成堆焊質(zhì)量的波動。
