平行閘板閥閥座等離子噴焊工藝

馬世輝

（承德石油高等專科學(xué)校，河北 承德 067000）

平行閘板閥閥座等離子噴焊工藝

馬世輝

（承德石油高等專科學(xué)校，河北 承德 067000）

平行閘板閥閥座采用乙炔-氧氣氣焊焊炬，手工添加焊粉的方式噴涂以滿足其硬度、耐磨性的要求，這種方式盡管能滿足生產(chǎn)需要，但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且噴焊質(zhì)量也無法保證；考慮到平行閘板閥閥座的特點(diǎn)，采用等離子弧噴涂焊接技術(shù)，不但噴涂效率高、涂層的結(jié)合強(qiáng)度和致密度高，顯著地提高了涂層質(zhì)量，改善了勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)效率。

平行閘板閥閥座；等離子?。粐姾腹に?/p>

0 前言

平行閘板閥是壓井節(jié)流管匯的關(guān)鍵部件，通過其開關(guān)可控制鉆井液的流向，實(shí)現(xiàn)管匯的功能。平行閘板閥在工作時(shí)，鉆井液、原油、天然氣等工作介質(zhì)對閥有一定的腐蝕和磨損。另外，閥啟閉時(shí)閥板與閥座相接觸的兩密封面之間有相對滑動(dòng)，在介質(zhì)力作用下易產(chǎn)生擦傷，從而破壞密封性能，影響使用壽命。因而，閥的主要零部件包括閥座除具有較高的機(jī)械性能外，還應(yīng)具有耐磨性和耐腐蝕性。

1 問題的提出

某廠大量生產(chǎn)采油（氣）井口裝置中的平行閘板閥，規(guī)格包括φ180mm×20mm、φ133mm×25mm、φ106mm×23mm，材質(zhì)為35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼，具有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限。平行閘板閥閥座表面原來采用乙炔-氧氣氣焊焊炬，手工添加焊粉的方式噴涂以滿足硬度、耐磨性的要求，這種方式盡管能滿足生產(chǎn)需要，但生產(chǎn)效率低，焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大，噴焊質(zhì)量也無法保證。因而，考慮采用更為先進(jìn)的等離子弧噴焊工藝。等離子弧速度較高（接近或超過音速），并且具有很高的熱焓和傳熱率，所以噴涂效率、涂層的結(jié)合強(qiáng)度和致密度都高，顯著地提高了涂層質(zhì)量。同時(shí)，也提高了生產(chǎn)效率，降低了焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了施焊者勞動(dòng)條件。

2 焊接工藝

等離子弧噴焊就是采用轉(zhuǎn)移型等離子弧為主要熱源，在金屬基材表面噴焊合金粉末的方法。噴焊時(shí)采用Ni60焊粉。首先，將待噴焊閥座放入30kW電阻爐內(nèi)加熱至400℃，保溫30min進(jìn)行預(yù)熱；然后將閥座放在工作臺(tái)的三爪夾盤上，放平后夾緊，閥座孔內(nèi)放入保護(hù)塊，防止散出的焊粉進(jìn)入夾爪的縫隙影響夾盤正常工作。考慮到噴焊層的厚度要求、閥座旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力及焊粉的經(jīng)濟(jì)性，將閥座加工成如圖1b所示的形式，既能節(jié)省焊粉，又能保證焊粉厚度。

為了避免等離子弧高加熱速度和溫度產(chǎn)生的涂層剝落破壞的開裂、飛濺、滴流及其他不良影響，在任何加工形式時(shí)應(yīng)仔細(xì)選擇噴涂規(guī)范。等離子弧噴焊時(shí)的工藝參數(shù)如表1所示。等離子噴涂噴槍的功率40 kW，送粉方式為槍外送粉。另外，噴嘴到工件距離為10～15 mm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速10～15 r/min。等離子弧噴焊時(shí)和噴焊后的閥座外觀如圖2所示。

閥座噴焊結(jié)束后，放入400℃的電阻爐內(nèi)保溫30 min，然后隨爐冷卻至150℃以下，放入保溫箱，直至冷至室溫后取出。

3 堆焊層組織和性能

用OLYMPUS-PME3金相顯微鏡（OM）和JSM345C掃描電鏡（SEM）對噴焊合金層進(jìn)行顯微組織觀察和分析，如圖3所示。用HR-150AT型光學(xué)洛氏硬度計(jì)測量噴焊合金層表面硬度。

由圖3a可知，結(jié)合層由兩部分組成，即上方的噴焊合金層和下方的母材熱影響區(qū)層。合金層組織主要呈枝晶生長狀態(tài)，且枝晶細(xì)??；從圖3b可看出枝晶間存在大量細(xì)小的共晶組織。

三個(gè)試樣硬度分析結(jié)果如圖4所示。由于鎳基堆焊合金層存在較高的Cr，會(huì)形成更多化合物相，且其組織細(xì)小均勻，硬度較高，滿足耐磨性的要求。

4 結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐證明，平行閘板閥閥座采用等離子弧噴焊工藝，與氧-乙炔氣焊手工方式焊接工藝相比，不但噴焊層組織致密、顯著提高了質(zhì)量，而且改善了施焊者勞動(dòng)條件，極大提高了生產(chǎn)效率，效果較好。

Research on plasma arc spray welding technology of parallel gate valve seat

MA Shi-hui
（Chengde Petroleum College，Chengde 067000，China）

This paper adopts acetylene and oxygen gas welding torch with manually adding spray welding powder for parallel gate valve seat in order to hardness and wear resistance requirement，which can meet the production needs，but the production efficiency is low，welder labor intensity，and spray welding quality can not be guaranteed.Considering the characteristic of parallel slide valve seat，the plasma arc spray welding technology not only significantly improve the spraying efficiency and coating strength，the quality of the coating，but also improve the working conditions and the production efficiency.

parallel gate valve seat；plasma arc spray；spray welding technology

TG456.2

：B

：1001-2303（2014）02-0078-02

10.7512/j.issn.1001-2303.2014.02.18

2013-04-03

馬世輝（1981—），男，青海樂都人，講師，主要從事焊接工藝的研究工作。