波纹管截止阀阀体密封面堆焊的工艺研究

　　1　概述

　　随着人们对管道运输安全和环境保护的日趋关注,对无泄漏阀门的需求也越来越迫切。由于波纹管阀门可以使介质与外部空间处于完全的隔离状态,使阀门达到了零泄漏,是目前阀门产品中使用较好的无泄漏阀门,尤其在核工业及其他有毒、易燃、易爆或放射性介质等输送管道上,更有着其他类阀门无法替代的作用。

　　我厂在消化吸收国外同类产品技术的基础上,自行设计、开发和研制了800磅级锻钢波纹管截止阀。在产品的研制过程中,攻克了许多技术难关,其中阀体密封面深孔堆焊CoCrW硬质合金的工艺研究就是其中一项科技攻关课题。

　　目前,高中压小口径锻钢截止阀阀座的密封形式,普遍采用无座结构,即直接在阀体上堆焊不锈钢或硬质合金,使阀座密封面在阀体上直接形成。这种工艺方法不仅减少了阀座零件,而且还避免了由镶阀座而产生的阀座与阀体连接部位的泄漏。

　　2　研制过程

　　波纹管截止阀阀体中心高度受波纹管的限制,其中心高度一般比普通截止阀高,阀体中腔的孔深与孔径比增大,图1为800磅级1/2″(12·7mm)截止阀,普通截止阀的孔深与孔径比为1·33,而波纹管截止阀则为3·52,相差为2·6倍(表1)。

　　根据现有设备条件,结合产品结构,拟定了几种不同的工艺方案。①用手工电弧焊在阀体上堆焊硬质合金。②将硬质合金焊丝分段置入阀体密封面上,然后用手工氩弧焊进行熔焊。③采用镶阀座结构。④将阀体改成两部分,堆焊后再焊接为整体。

　　经过多次的工艺性试验和反复的对比,上述几种工艺方案存在着不同的缺陷,达不到设计要求。分析传统的深孔堆焊工艺并结合第②种工艺方案,将氩弧焊焊枪的钨极加长,并用超长的喷嘴与之配套,按传统的深孔堆焊工艺方法施焊,虽然操作上有一定的难度,但理论上是可行的。

　　经与陶瓷喷嘴专业生产厂联合设计,研制出两种特细超长专用氮化硅(Si3N4)陶瓷喷嘴,规格分别为110-Φ12×2、150-Φ12×2(长-外径×皮厚, mm),用于堆焊不同规格的阀体密封面。同时,制作了一台摆线减速机与直流电机调速系统综合调速回转焊接机,其主轴可以调整角度。阀体密封面焊前加工成60°夹角、深度为3mm的坡口。阀体固定在回转焊机的夹具上,其轴线与垂直方向成25°~30°夹角并旋转。

　　焊机型号为NSA2 - 300 - 2,并配用2XG3-300-1交直流两用整流器,电压为18V,焊接电流为220~240A,焊料为CoCrWSD-6焊丝,规格为Φ4mm。焊接过程中通氩气保护,气体流量为10L/min,压力大于0·5MPa。