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2021-07-31 15:37
隨著(zhù)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(lái)越多，F92材料以其優(yōu)異的性能發(fā)揮著(zhù)重要作用。F92材料閥體密封面深孔堆焊 D802的過(guò)程中（特別是DN10 ~ DN50密封面的堆焊），存在著(zhù)合格率低，焊后裂紋，及延時(shí)裂紋頻次較高的問(wèn)題。解決的辦法大多數是補焊，甚至是多次補焊。不僅提高了生產(chǎn)成本，延長(cháng)了生產(chǎn)周期，多次補焊還導致密封面周?chē)M織的性能變壞，影響使用壽命，留下安全隱患。經(jīng)過(guò)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(xué)性能。F92材料是在F91材料的基礎上進(jìn)行了改進(jìn)，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(cháng)大，降低了鋼的過(guò)熱敏感性，材料的紅硬性和冋火穩定性得到了提高。在冷卻過(guò)程中，過(guò)冷奧氏體更加穩定，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(cháng)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(guò)程中應力較大和應力分布不均勻的問(wèn)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(mén)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(zhù)施焊面積的加大，焊接裂紋及延時(shí)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(guò)程中，DN20以下的閥體出現堆焊裂紋的概率兒乎為零，隨著(zhù)閥門(mén)公稱(chēng)尺寸的加大，裂紋呈上升趨勢。
根據裂紋產(chǎn)生的現象，進(jìn)行了原因分析。當閥門(mén)公稱(chēng)尺J<DN20時(shí)，熱 應力+組織應力+焊接應力+其他應力< F92的抗拉強度，其堆焊后不出現裂紋。當閥門(mén)公稱(chēng)尺寸>DN32時(shí)，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(shí)裂紋是由于焊件應力接近臨界應力，組織轉變不完全，焊件在加工后仍存在殘余奧氏體向淬火馬氏體轉變，這種組織的存在是延時(shí)裂紋出 現的原因。
密封面堆焊的關(guān)鍵是合理的堆焊接工藝和堆焊過(guò)程中嚴格的工藝控制》在焊接過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生裂紋。通過(guò)多次試驗，優(yōu)選出一套比較合理的工藝參數。具體操作要點(diǎn)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(guò)冷奧氏體比較穩定，馬氏體轉變結束點(diǎn)低，轉變區域寬為388℃，MfSlOSt),過(guò)冷奧氏體完全轉變?yōu)轳R氏體的時(shí)間較長(cháng)，組織轉變過(guò)程中會(huì )形成較大的組織應力。同時(shí)材料的導熱性較差，組織轉變的快慢會(huì )形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及延時(shí)裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重點(diǎn)考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應力，保證組織轉變完全和充分，不讓淬火馬氏體出現在經(jīng)過(guò)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(jìn)爐（爐溫300℃)
F92材料受合金含量較高的影響過(guò)冷奧氏體比 較穩定，馬氏體轉變結束點(diǎn)低，轉變區域寬 為388℃，MfSlOSt),過(guò)冷奧氏體完全轉變?yōu)轳R氏體的時(shí)間較長(cháng)，組織轉變過(guò)程中會(huì )形成較大的 組織應力。同時(shí)材料的導熱性較差，組織轉變的快 慢會(huì )形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及 延時(shí)裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重 點(diǎn)考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應 力，保證組織轉變完全和充分，不讓淬火馬氏體出 現在經(jīng)過(guò)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(jìn)爐（爐溫300℃)緩冷，時(shí)間2 ~ 3 h —以每小時(shí)在150℃的速度升溫 到780T —保溫4 ~ 5h—以每小時(shí)矣150T的速度冷 卻到300T—300T；以下打開(kāi)爐門(mén)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(mǎn)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(wèn)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(kāi)裂。另外，深孔焊焊接的可視性差，焊條須接長(cháng)，在整個(gè)焊接過(guò)程中孔內充滿(mǎn)煙霧，焊工僅憑經(jīng)驗操作，執行工藝的穩定性無(wú)法保證，造成堆焊質(zhì)量的波動(dòng)。
F92材料成分及力學(xué)性能。F92材料是在F91材料的基礎上進(jìn)行了改進(jìn)，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(cháng)大，降低了鋼的過(guò)熱敏感性，材料的紅硬性和冋火穩定性得到了提高。在冷卻過(guò)程中，過(guò)冷奧氏體更加穩定，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(cháng)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(guò)程中應力較大和應力分布不均勻的問(wèn)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(guò)程中，DN20以下的閥體出現堆焊裂紋的概率兒乎為零，隨著(zhù)閥門(mén)公稱(chēng)尺寸的加大，裂紋呈上升趨勢。
根據裂紋產(chǎn)生的現象，進(jìn)行了原因分析。當閥門(mén)公稱(chēng)尺J<DN20時(shí)，熱 應力+組織應力+焊接應力+其他應力< F92的抗拉強度，其堆焊后不出現裂紋。當閥門(mén)公稱(chēng)尺寸>DN32時(shí)，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(shí)裂紋是由于焊件應力接近臨界應力，組織轉變不完全，焊件在加工后仍存在殘余奧氏體向淬火馬氏體轉變，這種組織的存在是延時(shí)裂紋出 現的原因。
密封面堆焊的關(guān)鍵是合理的堆焊接工藝和堆焊過(guò)程中嚴格的工藝控制》在焊接過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生裂紋。通過(guò)多次試驗，優(yōu)選出一套比較合理的工藝參數。具體操作要點(diǎn)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(guò)冷奧氏體比較穩定，馬氏體轉變結束點(diǎn)低，轉變區域寬為388℃，MfSlOSt),過(guò)冷奧氏體完全轉變?yōu)轳R氏體的時(shí)間較長(cháng)，組織轉變過(guò)程中會(huì )形成較大的組織應力。同時(shí)材料的導熱性較差，組織轉變的快慢會(huì )形成不均勻的應力分布，這是形成焊件裂紋及延時(shí)裂紋的重要因素。因此制定焊后熱處理工藝重點(diǎn)考慮的是最大限度的降低焊件熱應力和組織應力，保證組織轉變完全和充分，不讓淬火馬氏體出現在經(jīng)過(guò)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(jìn)爐（爐溫300℃)
閥體密封面堆焊的原工藝采取密封面滿(mǎn)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(wèn)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(kāi)裂。另外，深孔焊焊接的可視性差，焊條須接長(cháng)，在整個(gè)焊接過(guò)程中孔內充滿(mǎn)煙霧，焊工僅憑經(jīng)驗操作，執行工藝的穩定性無(wú)法保證，造成堆焊質(zhì)量的波動(dòng)。
