上海申弘閥門有限公司
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1、F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范概述
在開發(fā)高參數(shù)，大容量和高效節(jié)能環(huán)保機組中，超臨界截止閥用于高壓疏水、對空排氣和定期排污系統(tǒng)。為了解決超臨界高溫、高壓、溫差大及壓差大工況下，閥門使用周期短、易泄漏，導(dǎo)致能源損耗的現(xiàn)象，選用優(yōu)質(zhì)的高溫耐熱鋼F91 為閥體材料，并在F91 的閥體上堆焊硬質(zhì)合金閥座密封面，以提高閥門的整體性能和使用壽命。本文探討了在F91 閥體上堆焊閥座密封面工藝措施。*的自密封設(shè)計，壓力越高，密封越可靠。由于性能技術(shù)特性、工況的特殊使產(chǎn)品也形成了其他產(chǎn)品所替代不了的特點。高溫高壓焊接截止閥制造驗收技術(shù)條件按日本火力發(fā)電用閥門標準E101的規(guī)定。磅級電站截止閥的結(jié)構(gòu)長度按E101的規(guī)定。閥體焊接坡口按ANSI B16.25的規(guī)定或按用戶提供的尺寸。閥蓋填料函嘗試合理，填料加緩蝕劑，密封可靠，開關(guān)平穩(wěn)。高溫高壓電站焊接截止閥具有上密封結(jié)構(gòu)，保證閥門開啟運行時閥桿處不會外漏。
2、F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范F91 鋼的性能
電站閥門常用材料為12Cr1MoV 鋼，其使用溫度為550℃，工作壓力17MPa。在超臨界電站機組中，要求截止閥(圖1) 的使用溫度為600℃，工作壓力為21MPa，因此閥體材料選用F91 鋼。F91 鋼(Cr9Mo1V) 屬于馬氏體型耐熱鋼(表1，表2) ，鋼中主要元素有V、Cr 和Mo 等。V 在鋼中能提高鋼的室溫、中溫強度和熱強性，增加鋼在高溫下的組織穩(wěn)定性，改善低碳合金鋼的焊接性能。真空技術(shù)網(wǎng)認為Cr在鋼中能提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性及高溫強度。Mo在鋼中主要是提高強度并抑制鉻鋼的熱脆性傾向。F91鋼中Cr和Mo元素含量分別達到9.50%和1.05%，使其具有較大的空淬性。Cr、Mo、Mn和Ni等元素都可以顯著地提高鋼的淬硬性，在焊接過程中易產(chǎn)生裂紋。F91鋼在不預(yù)熱工況下焊接，其裂紋達，可焊性較差。J61Y-P54 100V、J61Y-P54 140V、J61Y-P54 170V、J61Y-P55 100V、J61Y-P55 140V、J61Y-P55 170V、 J61Y-P57 、100V、J61Y-P57 140V 、J61Y-P57 170V
F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)特點：
1，采用無中法蘭夾箍銷軸式，內(nèi)螺紋和鍵鏈接，中法蘭螺栓連接等結(jié)構(gòu)．
2，閥體，閥蓋機械加工全部在自動線上完成，具有重量輕，加工精度高等特點．
3，閥座，閥瓣密封面均彩鈷基硬質(zhì)合金等離子噴焊而成，耐磨，抗擦傷性能好．
4，閥桿表面經(jīng)抗蝕氮化處理．
5，可安裝在管道的任何位置上．≤ DN80介質(zhì)向從下往上流（正流＂低進高出＂）
3、F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范焊接方法
在F91 閥體上堆焊的閥座密封面共分3 層。第1 層(底層) 堆焊P91，第2 層(中間層) 堆焊A302，第3 層(頂層) 堆焊D802。
F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范底層堆焊
底層堆焊P91時，由于F91 閥體可焊性較差，焊接時采用嚴格的焊前預(yù)熱、焊后熱處理等工藝措施，保證焊接質(zhì)量。將整個閥體放入箱式爐里加熱，當溫度加熱至400 ～450℃ 時，保溫2 h。將直徑￠4mm 的P91 焊條在150 ～200℃ 溫度下烘培，保溫1.5 h。選用焊接電流220 A，焊接電壓25 V，控制焊接層間溫度≤300 ℃，焊層高度1 mm，堆焊密封面底層。
3.2、F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范中間層堆焊
中間層堆焊的A302 奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、抗高溫氧化性能和高溫熱強性能。A302 容易焊接，不因溫度變化發(fā)生相變，對氫脆不敏感，在焊態(tài)下有較好的塑性和韌性。但是，A302易產(chǎn)生焊接熱裂紋、脆化、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和表面氧化等缺陷，因其導(dǎo)熱性能差，線膨脹系數(shù)大，所以焊接應(yīng)力和焊接變形較大。為了避免焊縫枝晶粗大，以致增大偏折，應(yīng)盡量采用小的熱輸入量，不預(yù)熱、降低層間溫度，不回火等。密封面底層堆焊完成的閥體冷卻后，將直徑￠4mm 的A302 焊條在150 ～200℃溫度下烘培，保溫2 h。選用焊接電流200 ～ 210A，焊接電壓22V，控制層間溫度保持在200℃ 以下，分兩層堆焊A302，每層的高度為1 mm。車平堆焊層，保證中間層厚1mm，探傷檢查密封面有無裂紋、氣孔和夾渣等缺陷。
4、F91自密封焊接式截止閥設(shè)計規(guī)范結(jié)語
采用先預(yù)熱閥體堆焊P91，然后冷焊A302，后預(yù)熱焊D802 硬質(zhì)合金的方法，當介質(zhì)從閥瓣下方流入時，所施加的密封力必須等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓和介質(zhì)向上的作用力之和。當介質(zhì)從閥瓣上方流入時，所施加的密封力就等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓力力和介質(zhì)的作用力之差。其優(yōu)點是接觸面密合時無摩擦，由于管道應(yīng)力而使密封面圓度受變形時，也不會影響密封面的性能。但是介質(zhì)中的固體顆粒和沉淀物易損傷密封面。種不同材料形成閥體密封面，即解決了閥體F91材料焊接難的問題，又達到了提高閥體密封面使用壽命的目的。閥瓣密封面堆焊時，先將閥瓣預(yù)熱，預(yù)熱后直接堆焊D802，焊后進行回火處理。經(jīng)過對焊后閥體進行探傷檢測，產(chǎn)品合格率達*，新工藝為新材料的密封面堆焊提供了保證。分析了超臨界截止閥特殊材料閥體F91 鋼的性能，介紹了通過采用特殊的閥體密封面堆焊工藝，減少了堆焊裂紋，提高了產(chǎn)品成品率和工作效率。
