堆焊密封面的加工工艺方法较多，有等离子弧堆焊、埋弧自动堆焊、手工电弧堆焊、钨极氩弧堆焊、氧乙炔堆焊等。采用较多的是等离子弧堆焊、手工电弧堆焊和钨极氩弧堆焊。等离子弧堆焊的优点是堆焊质量高、母材对合金稀释率（冲淡率）低，堆焊过程易于实现自动化，劳动生产率高。手工电弧堆焊，使用的设备简单、机动灵活、成本低，同时操作比较容易掌握，特别是能够根据实际需要，选择合适的堆焊焊条，获得所要求的合金成分和性能；它的缺点是稀释率（冲淡率）高、生产效率较低，不易获得薄而均匀的堆焊层，而且劳动条件较差。
稀释率是评价堆焊层质量的重要指标。稀释率越大，基体材料融入焊层熔敷金属的量就越多，改变了堆焊合金的化学成分，严重影响堆焊合金的性能，如硬度、耐蚀性、耐磨性和耐热性等。由于各种堆焊工艺方法的不同，产生不同的稀释率，且不同的堆焊材料堆焊在不同的基体母材上，由稀释率所产生的影响也不尽相同。
堆焊常用工艺方法的单层堆焊稀释率见表7⁃2。
表7⁃2 堆焊常用工艺方法的比较
按照《安全阀安全技术监察规程》的规定，应当进行堆焊工艺评定。堆焊工艺评定是在堆焊产品之前，为验证所拟定的焊接工艺的正确性所进行的验证过程及结果的评价。工艺评定应根据图样的规定和技术要求，按照GB／T 22652—2008《阀门密封面堆焊工艺评定》的流程，拟定堆焊工艺指导书（WPS）、施焊试件和制取试样、检验试件和试样、测定堆焊层是否具有所要求的使用性能、提出堆焊工艺评定报告（PQR），并对堆焊工艺指导书进行评定。从而验证施焊单位拟定的堆焊工艺正确性。
凡遇到下列情况之一者，应进行工艺评定试验：①初次使用的焊条、合金粉末或焊丝；②初次使用的基体材料；③新的结构型式。
改变堆焊方法、变更堆焊条件时应重新进行堆焊工艺评定。下面主要介绍合金粉末等离子弧堆焊、手工电弧堆焊和钨极氩弧堆焊。
（1）合金粉末等离子弧堆焊
1）等离子弧堆焊工艺特点。等离子弧堆焊是堆焊技术领域中一项较新的工艺方法，在我国阀门制造业应用较广泛的是合金粉末堆焊和冷丝堆焊。等离子弧堆焊除具有堆焊质量高、稀释率低、熔敷率（系数）高等优点外，还有堆焊过程易于实现自动化、堆焊层光滑、平整、厚度可准确控制和生产率高等特点。在适当的条件下，稀释率可控制在5％以内。堆焊层厚度可在0.25～6mm之间任意调整。生产率较高，熔敷率可以达到6kg／h以上。
2）等离子弧堆焊设备。等离子弧堆焊所应用的设备必须满足工艺的要求。一般通用设备由焊接电源、控制箱、送粉器、喷枪、冷却系统和通风防护装置组成。
3）等离子弧堆焊典型工艺。
①堆焊基面尺寸。根据密封面的不同要求，堆焊基面可以加工成图7⁃4所示三种中任一种形状（也可以是平面），其尺寸见表7⁃3。
图7⁃4 堆焊基面形状尺寸
a）凸台 b）凹槽 c）凹角
表7⁃3 堆焊基面尺寸
①α也可为90°。
②焊前预热过程要求如下：
a.堆焊钴基、镍基粉末，公称尺寸大于DN25的碳钢焊件均需预热。
b.预热温度根据基体材料而定。常用基体材料的预热温度见表7⁃4，结构刚性大的工件预热温度取上限。
c.预热保温时间根据工件大小及形状而定。
③堆焊过程要求如下：
a.严格按照经工艺评定合格的工艺规范进行。
c.堆焊过程中焊件层间温度不得低于预热温度下限，必要时层间需再次加热。
d.堆焊高度及宽度应保证密封面加工后符合设计要求，其值应符合表7⁃5规定。
④焊后热处理要求如下：
a.堆焊后工件应立即放入炉中按表7⁃4规定进行热处理。
b.使用铁基粉末当所选粉种及基体材料有焊后热处理要求时，则需进行热处理。
c.使用钴基、镍基粉末堆焊碳钢工件公称尺寸小于或等于25mm（不包括深孔小口径焊件），可不热处理。
表7⁃4 常用基体材料的预热温度
①为避免奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀倾向，推荐采用430～480℃，保温8h的去应力热处理。
表7⁃5 密封面堆焊高度和宽度
注：H为设计高度；B为设计宽度
（2）焊条电弧堆焊
1）焊条电弧堆焊工艺特点。焊条电弧堆焊使用的设备简单、机动灵活、成本低，同时操作比较容易掌握，特别是能够根据实际需要，选择合适的堆焊焊条，获得所要求的合金成分和性能。因此，目前这种方法仍广泛地用于安全阀密封面的制造和修复。(www.xing528.com)
2）焊条电弧堆焊设备。焊条电弧堆焊设备，一般包括交流焊接变压器、直流焊接发电机、焊接整流器。这些设备简称为交流弧焊机、直流弧焊机、硅整流弧焊机。
电弧能否稳定地燃烧是保证获得优质焊接质量的主要因素之一。决定电弧燃烧稳定的诸因素中，主要的因素是电焊机。
焊条电弧焊机在结构、电性能和主要参数方面各有不同。交流弧焊机和直流弧焊机的特点和经济效益差异较大，为确保焊接过程的顺利进行并获得良好的堆焊质量，使用中要进行合理地选择。
3）焊条电弧堆焊参数的选择。堆焊参数的选择包括：确定焊条牌号和直径，选择焊接电源的种类、焊接电流大小以及堆焊层数等。由于堆焊基体材料和结构尺寸的不同，所选择的堆焊规范也有所不同。合理的堆焊规范应在工艺评定的基础上得出。在选择堆焊规范时，应考虑以下几个因素：
①焊条的选用。根据阀门基本材料和使用要求，如工作温度、压力等级、工作介质以及设计要求，选择合适的堆焊焊条。
②电源种类和极性。
③焊条直径及焊接电流。焊条直径的选择主要取决于安全阀口径的大小和堆焊面的宽度。不同阀门口径和堆焊面宽度，其焊条直径可参照表7⁃6选取。增大焊接电流能提高生产率。但电流过大，稀释率增大，易造成堆焊金属成分偏析和堆焊过程中液态金属流失等缺陷。而电流过小，易造成夹渣、未焊透等缺陷，且降低生产率。所以应适当地选择焊接电流。一般来说，在保证堆焊层金属成分合格的条件下，尽量选择大电流；但不得因电流过大而使焊条发红、药皮开裂、脱落。
表7⁃6 焊条直径的选择
④堆焊层数。堆焊层数是以保证堆焊层高度满足设计要求为前提。安全阀堆焊一般要求3～5层。堆焊第一层时，为减小基体熔深，一般采用小电流，或者堆焊电流不变，提高堆焊速度，同样可达到减小熔深的目的。堆焊最后一层时，运行速度要注意焊道的成形，以满足堆焊后机械加工的尺寸要求。
4）基体材料为奥氏体不锈钢，堆焊钴基硬质合金的典型工艺。钴基硬质合金具有良好的高温性能、抗疲劳性能，具有优异的热强性能、抗腐蚀、耐磨损、耐冲蚀性能和高温抗蠕变性能，特别是在热态下具有优异的耐擦伤性能。因此，钴基硬质合金常用来堆焊高参数安全阀的密封面。
①常用的钴基硬质合金堆焊焊条的型号、牌号、焊层硬度见表7⁃7。
表7⁃7 常用钴基焊条的型号、牌号及焊层硬度
为防止堆焊合金和基体金属产生裂纹和减少变形，零件在堆焊前需进行预热。堆焊过程中，工件温度不应低于预热温度。焊后应采取适当的热处理。
②焊接电流。堆焊采用直流电源，反接极。焊接电流见表7⁃8。
③堆焊注意事项：
a.当母材为奥氏体不锈钢时，焊前工件需要预热的温度为250～300℃，焊后需要热处理的温度为520～575℃。保温时间以工件有效厚度每25mm加热1h计算。焊后缓冷。
b.为减小稀释率，尽量采用表7⁃8中所示电流的下限。
c.焊条的横向摆动幅度应小于焊条直径的3倍。
d.堆焊金属高度要求3mm以上时，需堆焊两层以上。
e.多道堆焊时，焊道重叠1／3～1／4。
表7⁃8 焊条直径与焊接电流
（3）钨极氩弧堆焊 钴基硬质合金的钨极手工氩弧堆焊，熔深较浅、合金烧损少、无飞溅、堆焊成形好。由于有氩气保护，焊层质量高。常用的堆焊焊丝有HS111、HS112、STELLITE 6、STELLITE 12等。
堆焊焊丝直径与焊接电流、喷嘴直径、氩气流量三者的关系见表7⁃9。不同直径的钨极使用电流范围见表7⁃10。
表7⁃9 氩弧堆焊工艺参数间关系
表7⁃10 不同直径的钨极使用电流范围
钴基硬质合金的钨极手工氩弧堆焊注意事项：
1）堆焊前，母材按规定预热温度进行预热。
2）堆焊前应仔细检查钨极氩弧焊设备、高频引弧、保护气、冷却水等控制系统是否正常。
3）堆焊过程中，弧长应保持不变。
4）钨极横摆幅度不应大于钨极直径的3倍。
5）多道堆焊时，焊道两侧边缘应平缓，不可过厚，避免造成多道焊道间熔合不良，形成未焊透、夹渣和气孔等缺陷。
6）当工件较小时，由于堆焊工件急速升温，易使堆焊表面氧化，造成堆焊困难。此时应适当降低预热温度或不预热。尤其当母材为奥氏体不锈钢时更应注意。
7）一般堆焊两层，当堆焊高度3mm以下时，可堆焊一层。
8）多道堆焊时，后焊道应与前焊道重叠1／4～1／3。
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