某煉油廠1.8×106t/a重催裝置的4個意大利蝶閥閥座密封面出現(xiàn)泄露，需要立刻修復(fù)。其閥座基體為304L，規(guī)格分別為DN500和DN400，基體上面堆焊材質(zhì)為司太立合金（stellite21）的密封面，操作介質(zhì)為油漿及攙雜少量催化劑顆粒。蝶閥的密封面經(jīng)過長期沖蝕，閥座密封面被嚴(yán)重沖蝕出溝痕，其中1個蝶閥閥座密封面的2側(cè)有3/4圓周被沖蝕掉。如果整體更新該蝶閥，造價高且工期無法保證，為此決定采用堆焊方法對其密封面進(jìn)行修復(fù)，而司太立合金焊接性能較差，且堆焊工藝復(fù)雜，如何正確選擇堆焊工藝參數(shù)及規(guī)范是保證蝶閥閥座密封面質(zhì)量的關(guān)鍵。

1、司太立合金的特點(diǎn)

   司太立合金屬硬質(zhì)合金，以Co-Cr-W合金元素為主，其常溫下力學(xué)性能：極限抗拉強(qiáng)度694MPa；0.1%屈服強(qiáng)度494MPa；延伸率9%；彈性模數(shù)207GMa，屬低碳合金，并以鉬、鎳和鈮等元素強(qiáng)化基體，它們的室溫硬度雖低，但冷卻后硬度略有提高，具有極其良好的耐高溫腐蝕、耐熱沖擊、高溫強(qiáng)度及最好的延展性能，可進(jìn)行機(jī)械加工。

2、焊接性能

   分析司太立合金金相組織為富鉻（含鎳、鉬）在鈷中固溶體，晶粒中彌散著少量細(xì)微的金屬碳化物顆粒，由于其合金元素含量較高，該材料淬硬傾向很大，焊接性也較差。因此，焊接該合金時主要應(yīng)防止焊后冷裂紋，而影響冷裂紋的3大因素是：（1）淬硬傾向大，有組織上的敏感性；（2）由于氫以飽和狀態(tài)聚集殘留于組織中并部分結(jié)合成氫分子，促使該區(qū)域進(jìn)一步脆化；（3）由于焊后組織相變受周圍金屬的拘束而應(yīng)力增大，當(dāng)氫聚集處局部應(yīng)力集中超過允許值時導(dǎo)致微裂并逐漸擴(kuò)展成為冷裂紋。

3、堆焊的工藝措施

   以DN500蝶閥閥座密封面修復(fù)堆焊為例進(jìn)行分析。焊接方法選擇手工鎢極氬弧焊，焊絲為焊條D802的焊芯，規(guī)格Ф3.2mm。

   3.1 工藝措施及分析

   3.1.1 焊件表面清理的控制

   焊前徹底清理堆焊表面是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要措施之一。S、P、Pb、Sn等低熔點(diǎn)元素會促使高溫合金焊縫形成熱裂紋。另外，氧化物、油污等雜質(zhì)也會增加熱裂紋傾向。由于該蝶閥為舊閥，閥座密封面的油污較多，焊前先用蒸汽將閥座密封面的油污清除掉，然后再用毛刷沾丙酮擦拭堆焊部位的表面，尤其是沖蝕的溝槽內(nèi)，使其露出金屬光澤。

   3.1.2 預(yù)熱溫度的確定

   焊前預(yù)熱溫度是控制和防止司太立合金產(chǎn)生裂紋的有效途徑。因該合金的淬硬傾向大，則預(yù)熱溫度也應(yīng)較高，因此只有提高預(yù)熱溫度才可減少裂紋產(chǎn)生。
   采用多層多道焊時，由于后層對前層既能起到消氫作用，又能改善前層焊縫的淬硬組織，因此預(yù)熱溫度可比單層時適當(dāng)降低，但不能低于裂紋產(chǎn)生所必須的最小預(yù)熱溫度。焊前預(yù)熱溫度可選擇在350～400℃，但最高不得超過450℃，否則將引起蝶閥閥座密封面基體材質(zhì)304L的敏化效應(yīng)，從而降低其基體的耐蝕性[2]。由于該蝶閥規(guī)格較大，其閥座密封面修復(fù)部位又很長，其預(yù)熱方式采用箱式加熱爐進(jìn)行，該方法既可保證閥座整體預(yù)熱溫度的均勻性，又可以保證預(yù)熱溫度滿足工藝要求。

   3.1.3 層間溫度的控制

   由于該工件結(jié)構(gòu)大，需嚴(yán)格控制層間溫度。堆焊時，在箱式加熱爐的臺車上進(jìn)行，并用手提式測溫儀隨時測量閥座密封面的溫度，若溫度低于350℃，立即進(jìn)入爐內(nèi)重新預(yù)熱，待溫度達(dá)到要求后再出爐堆焊。

   3.1.4 后期熱處理

   由于該材質(zhì)合金焊后淬硬傾向較大，為防止其冷裂紋的產(chǎn)生，因此，該蝶閥閥座密封面堆焊后立即進(jìn)入爐內(nèi)，并將爐溫升至350～400℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫。

4 結(jié)束語

   （1）蝶閥閥座密封面經(jīng)堆焊修復(fù)后，經(jīng)檢驗(yàn)，符合JB4730-94，I級合格，其表面無裂紋，經(jīng)最終密封面研磨后打壓1次合格。

   （2）司太立合金堆焊的焊接性雖較差，但在合理、嚴(yán)格的工藝指導(dǎo)下，通過對焊件表面清理、焊前預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱處理等堆焊工藝參數(shù)的控制，完全可以避免堆焊裂紋的產(chǎn)生，并獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

   （3）司太立合蝶閥的成功修復(fù)，對于同類型的蝶閥密封面的修復(fù)提供有力的技術(shù)依據(jù)。