通過對開裂機理的分析和試驗研究，使F92 閥體深孔密封面堆焊D802 的裂紋減少，質量穩定。產品堆焊一次合格率達到98%以上。

1、概述

　　隨著我國火電事業的不斷發展，超( 超) 臨界火電機組的運用越來越多，F92 材料以其優異的性能發揮著重要作用。F92 材料閥體密封面深孔堆焊D802 的過程中( 特別是DN10 ～ DN50 密封面的堆焊) ，存在著合格率低，焊后裂紋，及延時裂紋頻次較高的問題。解決的辦法大多數是補焊，甚至是多次補焊。不僅提高了生產成本，延長了生產周期，多次補焊還導致密封面周圍組織的性能變壞，影響使用壽命，留下安全隱患。經過對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。

2、材料特性

2.1、F92

　　F92 材料成分及力學性能如表1 和表2 所示。F92 材料是在F91 材料的基礎上進行了改進，成分的主要變化是-0. 5% Mo + 1. 80% W + 4 × 10 -5 B，其性能變化主要體現在600℃以下100 000h 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大，降低了鋼的過熱敏感性，材料的紅硬性和回火穩定性得到了提高。在冷卻過程中，過冷奧氏體更加穩定，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，在熱處理和焊接過程中應力較大和應力分布不均勻的問題是主要矛盾。

表1 F92 材料化學成分

表2 F92 材料力學性能

2.2、D802

　　D802 是一種鈷鉻鎢合金焊芯、鈦鈣型藥皮的堆焊用焊條( 表3) ，宜采用直流反接。堆焊金屬在1 000℃仍具有良好的耐磨性及耐腐蝕性。堆焊層硬度≥40HRC。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，隨著施焊面積的加大，焊接裂紋及延時裂紋上升趨勢明顯。閥體密封面堆焊的一次合格率較低。

表3 D802 焊條成分

3、開裂機理

　　F92 和D802 兩種材料的強度和硬度較高，塑性和韌性較低。在堆焊過程中，DN20 以下的閥體出現堆焊裂紋的概率幾乎為零，隨著閥門公稱尺寸的加大，裂紋呈上升趨勢。根據裂紋產生的現象，真空技術網(smsksx.com)組織專家進行了原因分析。當閥門公稱尺寸≤DN20 時，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。當閥門公稱尺寸>DN32 時，熱應力+ 組織應力+ 焊接應力+ 其他應力≥F92 的抗拉強度，其堆焊后裂紋產生的概率明顯增加。延時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裂紋出現的原因。

4、焊接工藝

　　密封面堆焊的關鍵是合理的堆焊接工藝和堆焊過程中嚴格的工藝控制。在焊接過程中既要保證很好的熔合，不產生夾渣或氣孔，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。避免在堆焊過程中產生裂紋。通過多次試驗，優選出一套比較合理的工藝參數( 表4) 。具體操作要點是焊條直徑宜小，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。

表4 手工電弧焊( SMAW) 工藝條件