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阀门密封面堆焊材料及堆焊硬度分析 2.中泰阀门有限公司 ???? 浙江省温州市? 325000 3.温州茂城阀门有限公司? 浙江省温州市? 325000 摘要：阀门的密封面是阀门的关键部分，其密封程度直接关系到阀门的使用寿命，而其密封性能是由堆焊的常用材料及相应的堆焊工艺来决定。因此，依据国内外相关的阀门密封面的选材标准，详细阐述阀门密封面堆焊材料的选材原则及其堆焊工艺，并对部分堆焊材料的性能展开分析，旨为提高阀门密封面密封性能、保证企业产品生产质量提供理论依据。 关键词：阀门密封面；堆焊材料；堆焊硬度 ?? 阀门的密封面是其主要工作表面，其直接承受介质的冲击、腐蚀等作用。由于工作介质的腐蚀、磨损和疲劳等作用，密封面经常会出现磨损和裂纹，使密封面的强度和密封性降低，使阀门工作不稳定。同时由于在高温下的介质腐蚀作用，也会引起阀门的腐蚀损伤。为了提高阀门的使用寿命，经常需要在阀门表面进行堆焊修复。一般来说，阀门堆焊修复可分为手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊、气体等离子弧焊和电子束（EB-A）焊接等几种方式。其中，手工电弧焊是常用的工艺方法。采用这种工艺方法可以根据阀门不同部位和使用条件选择合适的堆焊材料、堆焊层厚度和焊接工艺参数。此外，在焊接过程中，由于电弧作用温度很高，使金属熔化或分解。为了防止金属材料熔化，需要采取相应的保护措施。下面以某厂生产的一种三通闸阀为例进行分析。 1.三通闸阀结构及堆焊材料 三通闸阀由阀体、阀座等部件组成，其工作原理是：当打开阀体上的法兰（或螺栓）时，阀盖开启，介质流过闸板，通过闸板带动阀杆作直线运动；当关闭阀体上的法兰（或螺栓）时，阀盖关闭，介质流过闸板，通过闸板带动阀杆作曲线运动。在正常情况下，三通闸阀处于关闭状态时，密封面的密封性能良好。但是，由于阀门的磨损、腐蚀和疲劳等作用，密封面会出现磨损和裂纹等现象。一旦出现磨损和裂纹等现象就会导致阀门密封性能降低或泄漏。因此，对阀门进行堆焊修复十分必要。由于阀门的密封面易发生磨损和裂纹等现象，因此需要选择合适的堆焊材料进行堆焊修复。一般情况下，阀门堆焊修复采用手工电弧焊进行堆焊修复。该阀门主要由阀体、阀盖、阀杆、阀杆螺母垫片和密封圈等组成。根据相关标准要求：堆焊层金属的化学成分应与母材保持一致。但是由于焊接工艺的原因，导致熔敷金属的化学成分不能满足标准要求。因此需要对熔敷金属进行化学成分检测并分析其化学成分是否符合标准要求。在该阀门的三通闸阀密封面的堆焊层中添加了一定量的合金元素Cr2N和Cr7C3两种合金元素。由于该阀门需要在密封面上进行堆焊修复，因此选择了Cr2N和Cr7C3两种合金元素作为堆焊材料。另外，根据需要还可以选择适量添加其他合金元素，如Nb、Mo、Ti等元素。 2.堆焊层工艺性分析 根据阀门的使用条件，在焊接前对该阀门的密封面进行了工艺分析。阀门密封面所处的环境温度较低，而焊接部位处于高温状态。因此，在进行焊接前必须对其进行预热。该阀门的阀体为整体式铸造，表面有一层氧化膜，其中大部分是硫化锌和氧化铁等。为了防止这些氧化物对焊缝金属的腐蚀，需要采用相应的方法进行处理。在焊接过程中，由于熔池温度很高，为了防止焊丝熔化或飞溅，必须采用相应的保护措施。通过对堆焊层进行成分分析和力学性能测试，发现该堆焊层满足标准要求。根据力学性能测试结果和硬度试验结果，该阀门的密封面硬度为HV700~900左右。根据阀门密封面的使用条件和要求，该阀门的密封面可以采用手工电弧焊进行堆焊修复。由于阀门密封面表面氧化膜较厚，采用手工电弧焊时容易产生飞溅和变形等缺陷。为了防止出现此类缺陷，在焊接前需要对阀门密封面进行预热。预热温度一般为250~300℃。经过预热后的堆焊层具有良好的焊接性，可以进行焊接操作。（1）因为该工艺的焊条种类相对较多，利用不同焊条多层堆焊可使堆焊化学成分类似于填充材料；（2）该工艺堆焊所需设备简单，设备相对比较容易携带，便于现场堆焊作业；（3）利用该工艺堆焊过程中产生明弧，这使得焊工在堆焊时可以时刻观察堆焊层，特别在堆焊一些直径较小、形状复杂或者可达性不强的阀门通道时拥有较好的堆焊效果；（4）该工艺的生产率相对较低，堆焊层通常较厚，因此需要反复进行堆焊，焊接量随之增加，工件的加工温度也拥有较高的梯度。 3.硬度检测 （1）硬度检测方法。由于阀门的密封面不能用目测法检查，因此需要采用硬度检测法。其具体检测步骤如下：1)根据阀门的尺寸，测量出阀门密封面的长度和宽度，并将其转换成长度和宽度。2)根据测量出的长度和宽度，确定阀门密封面的堆焊层厚度。3)通过试验选择合适的堆焊层厚度，并进行硬度测试。4)在硬度测试过程中，将样品放置在硬度计上并在其上施加规定的载荷。测试完成后，对测试结果进行记录和计算。（2）硬度测试结果分析。通过对三通闸阀密封面堆焊层的硬度检测