高质量水下阀门内腔堆焊技术

由于基体材料的多变和服役环境的复杂性，阀门的阀座、阀芯、密封面对堆焊的技术要求也不尽相同，因此需要根据不同的基体材料和使用场合，选择不同的堆焊材料和焊接工艺。用于阀门堆焊的材料按照合金类型分为4大类型，即钴基合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金，这些合金被制成电焊条、焊丝（含药芯焊丝）、焊剂（含过渡合金型焊剂）和合金粉末等，在堆焊工艺上采用手工电弧焊、氧-乙炔焰焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊和等离子弧焊等焊接方法进行堆焊。阀门密封面堆焊材料的选用一般根据阀门的使用温度、工作压力和介质的腐蚀性，或阀门的类型、密封面结构形式、设备加工能力和堆焊技术能力及用户的要求进行设计^[25]。

对于水下阀门所处的酸性腐蚀工况，阀体、阀盖材质选用高强钢（例ASTM A694 F60），需要在所有的与介质接触的内腔和密封槽表面堆焊Inconel 625耐蚀合金^[26，27]（堆焊厚度不小于3mm），起到优秀的抗腐蚀能力。焊条电弧焊是最早使用的堆焊工艺，但焊条电弧焊不仅焊缝稀释率高、焊接质量差、制造成本高，而且对于内孔孔径小而深的阀门，如大吨位的复杂树形结构阀、其内腔等部位等无法实现堆焊。TIG、脉冲MIG/MAG堆焊工艺也表现出堆焊技术难度大、设备及材料成本高、废品率高等特点。目前，水下阀门内腔堆焊工艺主要采用热丝TIG焊。阀门表面堆焊的工艺从焊条电弧焊、TIG焊、脉冲MIG/MAG焊发展到现在的自动热丝TIG焊，不仅提高了熔敷效率和生产效率，减少了焊缝的稀释率，而且还提高了焊接的可达性（如阀门的45mm内孔内壁堆焊），保证了焊接质量的一致性。(www.xing528.com)

热丝TIG焊是从传统的TIG焊发展而来的，采用预热焊丝进行焊接的工艺。其焊接系统包含TIG焊电源、热丝电源、焊枪和系统控制器。TIG焊电弧熔化母材，送丝系统连续送丝到熔池中。与普通TIG焊不同之处，焊丝在送进熔池前，单独的热丝电源加热焊丝干伸长部分，通过焊丝伸出部分的电阻效应，产生热量，提高熔敷效率；另外可通过焊接电源、热丝电源、送丝速度的协同控制提高焊接速度，减少焊缝接稀释率。水下阀门内腔复杂、堆焊质量要求高，存在较大的焊接可达性问题，对全位置焊接的要求也相应提高，增加了堆焊的难度。上海神开石油化工装备股份有限公司等石油装备公司引进国际先进的Fronius ETR-热丝TIG堆焊技术和设备，使得堆焊成品合格率大幅提高。该堆焊系统，结合了热丝TIG焊工艺和先进的专机制造技术，可实现高质量阀门内腔的堆焊。