F92阀体锻件锻造研究

随着我国火电事业的不断发展，超临界火电机组的运用越来越多，F92材料以其优异的性能发挥着重要作用。F92材料阀体密封面深孔堆焊 D802的过程中（特别是DN10 ~ DN50密封面的堆焊），存在着合格率低，焊后裂纹，及延时裂纹频次较高的问题。解决的办法大多数是补焊，甚至是多次补焊。不仅提高了生产成本，延长了生产周期，多次补焊还导致密封面周围组织的性能变坏，影响使用寿命，留下安全隐患。经过对F92阀体深孔密封面堆焊D802多次的研究及试验，较好地解决了堆焊难题，使堆焊一次成功率达到98%以上。

F92材料成分及力学性能。F92材料是在F91材料的基础上进行了改进，成分的主要变化是-0.5% Mo + 1.80%W + 4 x 10'⁵ B，其性能变化主要体现在600T以下100000h蠕变强度比F91提高约30%，高温强度与F91之比为113MPa:85MPa。由于W的增加，钨的特殊碳化物阻止钢的晶粒长大，降低了钢的过热敏感性，材料的红硬性和冋火稳定性得到了提高。在冷却过程中，过冷奥氏体更加稳定，空淬能力强。微量硼的增加， 提高了钢的淬火强度和耐热钢的高温强度，改善了切削加工性能。但是奥氏体晶粒长大的倾向加大，回火脆性的倾向加大。由于F92材料合金总量更高，导热性能较差，在热处理和焊接过程中应力较大和应力分布不均匀的问题是主要矛盾。

D802是一种钴铬钨合金焊芯、钛钙型药皮的堆焊用焊条,宜采用直流反接。堆焊金属在1000T仍具有良好的耐磨性及耐腐蚀性。堆焊层硬度>40HRk D802含碳量高，合金总量高，高温耐磨性能、高温强度及高温耐蚀性能好，适用于高温高压电站阀门的密封面堆焊。但是焊接性能较差，对焊接工艺的要求很高，随着施焊面积的加大，焊接裂纹及延时裂纹上升趋势明显。阀体密封面堆焊的一次合格率较低。

F92和D802两种材料的强度和硬度较高，塑性和韧性较低。在堆焊过程中，DN20以下的阀体出现堆焊裂纹的概率儿乎为零，随着阀门公称尺寸的加大，裂纹呈上升趋势。

根据裂纹产生的现象，进行了原因分析。当阀门公称尺J<DN20时，热 应力+组织应力+焊接应力+其他应力< F92的抗拉强度，其堆焊后不出现裂纹。当阀门公称尺寸>DN32时，热应力+组织应力+焊接应力+其他应 》>F92的抗拉强度，其堆焊后裂纹产生的概率明显增加。延时裂纹是由于焊件应力接近临界应力，组织转变不完全，焊件在加工后仍存在残余奥氏体向淬火马氏体转变，这种组织的存在是延时裂纹出现的原因。

密封面堆焊的关键是合理的堆焊接工艺和堆焊过程中严格的工艺控制》在焊接过程中既要保证很好的熔合，不产生夹渣或气孔，又要严格控制好热输入和层间温度，将焊接应力降至最小范围。避免在堆焊过程中产生裂纹。通过多次试验，优选出一套比较合理的工艺参数。具体操作要点是焊条直径宜小，焊接电流宜小，焊接速度宜快，焊接层高宜薄，层间温度必须严格控制。

F92材料受合金含量较高的影响过冷奥氏体比较稳定，马氏体转变结束点低，转变区域宽为388℃，MfSlOSt),过冷奥氏体完全转变为马氏体的时间较长，组织转变过程中会形成较大的组织应力。同时材料的导热性较差，组织转变的快慢会形成不均匀的应力分布，这是形成焊件裂纹及延时裂纹的重要因素。因此制定焊后热处理工艺重点考虑的是最大限度的降低焊件热应力和组织应力，保证组织转变完全和充分，不让淬火马氏体出现在经过焊后热处理的焊件上。具体工艺步骤为阀体密封面堆焊后立即进炉（炉温300℃)

F92材料受合金含量较高的影响过冷奥氏体比 较稳定，马氏体转变结束点低，转变区域宽 为388℃，MfSlOSt),过冷奥氏体完全转变为马氏体的时间较长，组织转变过程中会形成较大的 组织应力。同时材料的导热性较差，组织转变的快 慢会形成不均匀的应力分布，这是形成焊件裂纹及 延时裂纹的重要因素。因此制定焊后热处理工艺重 点考虑的是最大限度的降低焊件热应力和组织应 力，保证组织转变完全和充分，不让淬火马氏体出 现在经过焊后热处理的焊件上。具体工艺 步骤为阀体密封面堆焊后立即进炉（炉温300℃)

缓冷，时间2 ~ 3 h —以每小时在150℃的速度升温 到780T —保温4 ~ 5h—以每小时矣150T的速度冷 却到300T—300T；以下打开炉门冷却到100T以下

出炉。

阀体密封面堆焊的原工艺采取密封面满堆焊—焊后热处理—粗加工密封面—打中间孔— 精加工密封面的方法，此工艺存茌施焊面积大及堆焊层厚的问题，由于F92和D802刚性强而钿性低，在完成堆焊后，热应力、组织应力、焊接应力和机加工应力的叠加很容易引起密封面开裂。另外，深孔焊焊接的可视性差，焊条须接长，在整个焊接过程中孔内充满烟雾，焊工仅凭经验操作，执行工艺的稳定性无法保证，造成堆焊质量的波动。