一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法技术

本发明专利技术公开了一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，所用焊条为D812钴基堆焊焊条。本发明专利技术手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，可获得无稀释率的表面工作层，且无裂纹、无“缺肉”、无夹渣、无疏松、无软化层的产生、无接头塑性下降等问题，保证了密封面焊接在高温、高压、各种介质条件下长期安全运行，具有优异的常温力学性能和耐高温性能；合格率达到100％。

Manual deep arc welding SMAW deep hole surfacing method

The invention discloses a manual deep arc welding SMAW deep hole surfacing method. The electrode used is D812 cobalt base surfacing welding rod. The invention of manual arc welding SMAW deep welding method can be obtained without surface layer dilution rate, and no crack, no lack of meat, no residue, no loose, no softening layer, no joint plastic decline and other issues, to ensure the sealing surface welding under high temperature and high pressure, all kinds of media under the condition of long-term safe operation, with excellent mechanical properties at room temperature and high temperature performance; qualification rate reached 100%.

【技术实现步骤摘要】
一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法
本专利技术涉及一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，属于堆焊领域。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，社会用电需求量不断增加，火力电站建设也在加快发展。在火力发电汽轮机组中，主蒸汽参数为压力25MPa、再热蒸汽温度600℃的超(超)临界汽轮机(1000MW)，具有效率高、煤耗低和污染物排放量低等优点，被国内外火力发电厂大量而广泛地采用。随着F91材料的开发成功，填补了590～650℃温度范围内的材料空缺，使超临界机组和超超临界机组的阀门有了相应的材料基础。火力电站机组之所以选择F91材料，主要是其具有优异的高温持久强度和良好的高温抗氧化及耐腐蚀性能，且具有低的热膨胀系数和高的热传导率，在温度变化时降低热应力，可以提高抗热疲劳性能。在火力发电厂运行期间，这意味着机组启停或改变出力时的加热、冷却速率对材料的影响程度减小，电站阀门受压件壁厚减小40％以上，产品自重减小65％以上，可以提高发电效率8％左右。但由于F91等材料合金元素较高，焊接性明显下降。主要零部件采用F91给阀门制造特别焊接工序带来一定难度，控制不好焊接成功率很低，选用合适的焊接工艺方法、适宜的填充材料等是这类阀门制造的重要环节。阀门密封面深孔堆焊是非常重要的加工控制工序，目的为了提高密封面抗垫伤、划伤、耐腐蚀、耐磨损和耐冲蚀的性能。由于各种堆焊工艺方法的特点不同，会产生不同的稀释率θ(即母材对堆焊层金属的稀释作用)，且不同的堆焊材料堆焊在不同的基体母材上，由稀释率所产生的作用也不尽相同，降低稀释率是制定焊接工艺的核心所在。
技术实现思路
为了解决现有技术中F91等材料焊接成功率低等缺陷，本专利技术提供一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，所用焊条为D812钴基堆焊焊条。申请人经研究发现，D812钴基堆焊焊条具有如下优势：第一，钴合金具有良好的抗金属间磨损的性能，特别是在高载荷状态下的抗擦伤性能；另一方面密封面中高的合金元素含量能提供极佳的抗腐蚀性和抗氧化性，钴基合金不发生同素异形转变，钴基合金的熔敷金属处于热态(650℃以下)时，其硬度降低并不明显，只有当温度升高到650℃以上时，硬度才明显下降，当温度恢复到热态以下时，其硬度又回复到接近原始的硬度，这就保证了母材进行焊后热处理密封面的性能不会损失；第三，D812药皮焊条电弧堆焊可以抵消稀释。上述方法适于密封面阀门密封面的处理。上述方法设备和工艺简单，操作容易，可根据需要灵活地选择堆焊焊条。手工电弧焊的熔深较大，上述手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，熔敷率为0.45～2.7kg/h，单层堆焊厚度为1.5～2.5mm。采用直流弧焊电源反极性接法或焊条摆动和长弧堆焊等操作手法可相对减小熔深，降低稀释率。为了提高焊接质量，手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，焊接前进行如下焊前准备：1)将阀体堆焊表面粗糙度Ra值控制在12.5μm以下；2)清除阀体堆焊表面的水、锈及油等污物；3)检查并确认母体没有裂纹、气孔或包砂的缺陷；4)深孔堆焊坡口圆弧R角为R≥3mm，DN≥32mm的阀体将堆焊坡口加工成U形；5)焊接前焊条药皮保持完好，并将焊条在150℃下烘焙1h，放入焊条保温筒内保温。避免吸湿。上述步骤4)中DN≥32mm的阀体将堆焊坡口加工成U形，以解决堆焊钴基合金时产生刚性过大引起的收缩性不均匀的问题，消除阀体在堆焊钴基合金时产生内应力的作用，减少了焊接裂纹的产生，提高了产品的合格率。上述DN指阀体的通径。由于F91和D812焊条金属化学成分不同，密封面堆焊为异种钢焊接，上述焊前准备可降低甚至消除熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的如下不均匀性：化学成分不均匀，主要在焊接过程中熔敷金属与母材熔化区的成分因稀释作用发生变化，接头部位的不均匀程度不仅取决于母材和填充金属的成分，也受焊接工艺的影响；组织的不均匀，在焊接热循环影响下，接头区域的组织是不同的，可能出现复杂的组织结构，组织的不均匀主要表现在稀释率即焊缝金属中母材的占比，这与焊接方法、坡口角度、药皮性质有关；应力场分布不均匀，由于组织和成分的不同，接头部分的热膨胀系数不同，塑性区域就不同，残余应力不同，另一方面导热系数也不同，这会产生热应力不同，两种应力共同作用发生叠加应力达到峰值就会产生裂纹；性能不均匀，体现在焊缝两侧的热影响区冲击值变化更大，高温性能如持久强度和蠕变强度变化也很大。本专利技术F91阀体中间孔部位用电焊的方法堆焊钴基合金加工成阀座密封面，由于密封面处在阀体中间孔较深的位置，在堆焊时易产生夹渣和裂纹等缺陷；另一方面焊材钴基合金本身具有很高的红硬性，在500～700℃工作时，硬度能保持300～500HB，但是其韧性低，抗裂性较差，容易形成结晶裂纹或冷裂纹，故焊前必须进行预热。申请人经研究发现，预热温度不能太高，否则接头冷却速度降低，可能在焊接接头中引起晶界处碳化物析出和形成铁素体组织，从而大大降低该钢材焊接接头在室温时的冲击韧性，优选，焊前预热：将阀体升温至420±5℃，然后保温3h后进行施焊。为了进一步防止夹渣、裂纹等的产生，预热时，先将阀体在30分钟内升温至250℃，保温10-15分钟；然后以10-12℃/分钟的速度升温至300℃，保温5-8分钟；最后以5-6℃/分钟的速度升温至420±5℃，保温3h后进行施焊。为了保证所得密封面的质量，上述手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法的焊接工艺参数：焊条直径为￠5mm，电流为180～200A，直流反接；电压为20～24V。上述堆焊的密封面在650℃工作仍能保持良好的耐磨性和耐腐蚀性。申请人经研究发现，电弧电压主要影响焊缝宽度，电压越高焊缝越宽厚度和余高减少，飞溅增加，焊缝形成不易控制。为了进一步防止夹渣、裂纹、疏松、软化层等的产生，保证密封面的耐磨性、耐腐蚀性等性能，上述手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，D812堆焊具体操作如下：1)在阀体表面堆焊P91打底层，直流正接，厚度控制在1～2mm；2)DN为10～32mm的小口径阀体在深孔底部用焊条全部满焊；DN≥32mm的阀体堆焊层数为4层，密封面厚度8mm，加工后密封面厚度不低于5mm；3)焊接过程中控制层间温度≥250℃；4)采用平焊位置，每层焊完后清除焊渣；5)使用短弧焊接，电弧的长度为焊条直径的0.8倍；6)堆焊结束时，逐渐熄灭电弧。收弧时应慢速提起焊条以免在熄弧处熔池金属急冷而产生“火口”裂纹。上述步骤2)可以减少母材的渗透稀释作用。步骤3)中采用远红外线测仪控温，层间温度过低，焊层冷却速度过快对于堆焊材料来说是很不利的。步骤5)中焊条摆动幅度不宜过大，为了进一步保证密封面的机械性能，上述手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，阀体焊接全部结束后，在450±5℃下保温1h后，升温至700±5℃回火保温2h，然后冷却至室温，进行后续加工。为了更进一步保证密封面的机械性能，前述升温速度150℃/h；冷却时，先在炉内随炉冷却，当炉温<250℃后空冷至室温，进行后续加工。由于F91属于马氏体耐热钢，为精细的亚晶粒结构板条马氏体，金相形态的特点是每一个马氏体单元呈细长的板条状，只有经过回火才能使其成为我们所希望的高硬度高强度而不易脆断的组织。回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：所用焊条为D812钴基堆焊焊条。

【技术特征摘要】
1.一种手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：所用焊条为D812钴基堆焊焊条。2.如权利要求1所述的手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：熔敷率为0.45～2.7kg/h，单层堆焊厚度为1.5～2.5mm。3.如权利要求1或2所述的手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：焊接前进行如下焊前准备：1)将阀体堆焊表面粗糙度Ra值控制在12.5μm以下；2)清除阀体堆焊表面的水、锈及油等污物；3)检查并确认母体没有裂纹、气孔或包砂的缺陷；4)深孔堆焊坡口圆弧R角为R≥3mm，DN≥32mm的阀体将堆焊坡口加工成U形；5)焊接前焊条药皮保持完好，并在150℃下烘焙1h，放入焊条保温筒内保温。4.如权利要求1或2所述的手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：焊前预热：将阀体升温至420±5℃，然后保温3h后进行施焊。5.如权利要求4所述的手工电弧焊SMAW深孔堆焊方法，其特征在于：预热时，先将阀体在30分钟内升温至250℃，保温10-15分钟；然后以10-12℃/分钟的速度升温至300℃，保温5-8分钟；最后以5-6℃/分钟的速度升温至420±5℃，保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：于亚平，王芳，
申请(专利权)人：江苏力沛电力工程技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32