某煉油廠1.8×106t/a重催裝置的4個意大利蝶閥閥座密封面出現泄露，需要立刻修復。其閥座基體為304L，規格分別為DN500和DN400，基體上面堆焊材質為司太立合金（stellite21）的密封面，操作介質為油漿及攙雜少量催化劑顆粒。蝶閥的密封面經過長期沖蝕，閥座密封面被嚴重沖蝕出溝痕，其中1個蝶閥閥座密封面的2側有3/4圓周被沖蝕掉。如果整體更新該蝶閥，造價高且工期無法保證，為此決定采用堆焊方法對其密封面進行修復，而司太立合金焊接性能較差，且堆焊工藝復雜，如何正確選擇堆焊工藝參數及規范是保證蝶閥閥座密封面質量的關鍵。

1、司太立合金的特點

   司太立合金屬硬質合金，以Co-Cr-W合金元素為主，其常溫下力學性能：極限抗拉強度694MPa；0.1%屈服強度494MPa；延伸率9%；彈性模數207GMa，屬低碳合金，并以鉬、鎳和鈮等元素強化基體，它們的室溫硬度雖低，但冷卻后硬度略有提高，具有極其良好的耐高溫腐蝕、耐熱沖擊、高溫強度及最好的延展性能，可進行機械加工。

2、焊接性能

   分析司太立合金金相組織為富鉻（含鎳、鉬）在鈷中固溶體，晶粒中彌散著少量細微的金屬碳化物顆粒，由于其合金元素含量較高，該材料淬硬傾向很大，焊接性也較差。因此，焊接該合金時主要應防止焊后冷裂紋，而影響冷裂紋的3大因素是：（1）淬硬傾向大，有組織上的敏感性；（2）由于氫以飽和狀態聚集殘留于組織中并部分結合成氫分子，促使該區域進一步脆化；（3）由于焊后組織相變受周圍金屬的拘束而應力增大，當氫聚集處局部應力集中超過允許值時導致微裂并逐漸擴展成為冷裂紋。

3、堆焊的工藝措施

   以DN500蝶閥閥座密封面修復堆焊為例進行分析。焊接方法選擇手工鎢極氬弧焊，焊絲為焊條D802的焊芯，規格Ф3.2mm。

   3.1 工藝措施及分析

   3.1.1 焊件表面清理的控制

   焊前徹底清理堆焊表面是獲得優質焊接接頭的重要措施之一。S、P、Pb、Sn等低熔點元素會促使高溫合金焊縫形成熱裂紋。另外，氧化物、油污等雜質也會增加熱裂紋傾向。由于該蝶閥為舊閥，閥座密封面的油污較多，焊前先用蒸汽將閥座密封面的油污清除掉，然后再用毛刷沾丙酮擦拭堆焊部位的表面，尤其是沖蝕的溝槽內，使其露出金屬光澤。

   3.1.2 預熱溫度的確定

   焊前預熱溫度是控制和防止司太立合金產生裂紋的有效途徑。因該合金的淬硬傾向大，則預熱溫度也應較高，因此只有提高預熱溫度才可減少裂紋產生。
   采用多層多道焊時，由于后層對前層既能起到消氫作用，又能改善前層焊縫的淬硬組織，因此預熱溫度可比單層時適當降低，但不能低于裂紋產生所必須的最小預熱溫度。焊前預熱溫度可選擇在350～400℃，但最高不得超過450℃，否則將引起蝶閥閥座密封面基體材質304L的敏化效應，從而降低其基體的耐蝕性[2]。由于該蝶閥規格較大，其閥座密封面修復部位又很長，其預熱方式采用箱式加熱爐進行，該方法既可保證閥座整體預熱溫度的均勻性，又可以保證預熱溫度滿足工藝要求。

   3.1.3 層間溫度的控制

   由于該工件結構大，需嚴格控制層間溫度。堆焊時，在箱式加熱爐的臺車上進行，并用手提式測溫儀隨時測量閥座密封面的溫度，若溫度低于350℃，立即進入爐內重新預熱，待溫度達到要求后再出爐堆焊。

   3.1.4 后期熱處理

   由于該材質合金焊后淬硬傾向較大，為防止其冷裂紋的產生，因此，該蝶閥閥座密封面堆焊后立即進入爐內，并將爐溫升至350～400℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫。

4 結束語

   （1）蝶閥閥座密封面經堆焊修復后，經檢驗，符合JB4730-94，I級合格，其表面無裂紋，經最終密封面研磨后打壓1次合格。

   （2）司太立合金堆焊的焊接性雖較差，但在合理、嚴格的工藝指導下，通過對焊件表面清理、焊前預熱溫度、層間溫度、后熱處理等堆焊工藝參數的控制，完全可以避免堆焊裂紋的產生，并獲得優質焊縫。

   （3）司太立合蝶閥的成功修復，對于同類型的蝶閥密封面的修復提供有力的技術依據。