张巍伟，姚 康

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

摘 要：介绍了阀门钴基硬质合金堆焊的工艺过程、工艺参数和工艺标准。通过实验研究，得出钴基密封面铁含量的合理范围，并对钴基密封面铁含量在检测过程中出现虚高的情况进行了原因分析。

关键词：阀门；密封面；钴基硬质合金；堆焊；铁含量

1 工艺介绍

钴基硬质合金材料是耐高温耐腐蚀耐磨损的优质材料，特别是在热态下具有优越的耐擦伤性能，广泛用于堆焊临界或超临界参数的蒸汽阀门密封面，以及使用条件比较恶劣，抗磨损、抗腐蚀性能要求较高的阀门密封面。钴基堆焊工艺采用氩弧焊与等离子焊两种（见图1、图2），其中12寸样机的闸板采用氩弧焊，焊材采用5mm直径的钴基焊丝，3寸样机的闸板采用等离子焊，焊材为无铁钴基焊粉。这两个规格对应的阀座密封面均采用等离子焊粉堆焊。

图1 氩弧焊        图2 等离子焊

2 铁元素在硬质合金焊层中含量的技术分析

按照生产制造经验与技术研究，氩弧焊工艺的稀释率是10%~20%，等离子焊工艺的稀释率是5%~30%，也就是说母材上的铁素体含量会稀释至硬质合金的焊层中，从而影响焊层的铁素体含量。如要确保堆焊层铁素体含量小于5%，目前可采用的有效工艺措施是增加硬质合金堆焊层的厚度，焊层需堆焊2~3层，加工后纯合金厚度要在3~4mm以上，相应地，需要很高的经济成本，经济性较差。

根据研究，钴基合金密封面主要作用是耐腐蚀、耐磨损。焊层中的Fe元素含量仅对密封面的硬度产生影响，因此首要前提是保证Co，Cr成份符合标准，其次再确保密封面硬度符合标准，这也是多数知名制造厂采用的工艺措施。

按照API标准（美国石油协会）的规定，硬质合金堆焊层的最低硬度要求为350HB（HRC37），因此，经过长期的生产经验与焊接工艺研究，对于堆焊层中的铁元素，认为控制在15%的经济性与工艺性是较合理的。阿拉伯-美国联合公司是14个国家组成的石油开发公司，根据美国API标准，对焊层的铁含量小于12%。

3 针对样品硬质合金堆焊层Fe元素含量达到20%的原因分析

1）检测金属的化学成分采用的是手提式光谱仪，该设备主要为定性检测仪器，本身不具备进行定量检测，其测出的成份会有很大误差与波动，因此建议采用台式光谱仪作为检验手段。

2）密封面宽度会影响光谱仪检测的数据，如阀座密封面宽度较小，3-150LB阀座宽3mm，12-150LB阀座宽5mm，这样的宽度不适合采用光谱仪检测，因为检测仪器的感应端口尺寸超过5mm了，这样会把周边的铁计算进去。

4 结论

1）依照上述的理论分析，并配合常年的生产经验与技术分析，对于闸板中的硬质合金堆焊层中的铁素体含量，建议控制在15%以内。

2）阀座密封面宽度由于较窄，所以如监测检测该零件硬质合金中的铁素体元素含量是很困难的。

参考文献 ：

[1] 王德权,胡毅均,李杰,等.阀门用钻基合金及堆焊工艺[J].阀门,2004(2).