阀门的焊接材料与垫片的使用
焊接材料
焊接主要应用于阀门密封面的堆焊，铸件缺陷的补焊和产品结构要求焊接的地方。焊接材料的选用与其工艺方法有关，手工电弧焊、等离子喷焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊，所用的材料各不相同。我们这里只介绍最普遍最常用的焊接方法——手工电弧焊所用的各种材料。密封面堆焊材料在第二节内件材料中已有介绍，本章重点介绍铸件补焊，结构焊的手工电弧焊所用的各种电焊条。
1 对焊工的要求
焊工应通过中华人民共和国劳动人事部制订的《锅炉压力容器焊工考试规则》基本知识与操作考试，持有合格证，并在有效期内才可从事焊接作业。
阀门属于压力容器，焊工的技术水平和焊接工艺直接影响产品质量以及安全生产，所以对焊工严格要求是十分重要的，在阀门生产企业中焊接是个特殊工序，特殊工序就要有特殊的手段，包括人员、设备、材料的管理和控制等。
2 对焊条的保管要求
（1）注意环境湿度防止焊条受潮，要求空气中的相对湿度＜60%，并离开地面与墙壁一定距离（约30cm）。
（2）分清焊条型号，规格不能混淆。
（3）运输堆放过程应注意不要损伤药皮，特别对不锈钢焊条、铸铁焊条等更要小心。
3 阀门产品上用于铸件补焊、结构焊常用的焊条
阀门产品上用于铸件补焊、结构焊常用的焊条牌号见表1-3-1。
表1-3-1 常用焊条牌号
|
类 别 |
牌 号 |
型 号 |
AWS |
标 准 |
|
碳钢焊条 |
J422 J502 |
E4303 E5003 |
|
GB/T 5117 |
|
J507 *CHE508-1 |
E5015 E5018-1 |
E7015 E7018-1 |
||
|
不锈钢焊条 |
R507 A102 A132 A002 A202 A212 A022 A302 A402 铬202 |
E1-5MoV-15 E0-19-10-16 E0-19-10Nb-16 E00-19-10-16 E0-18-12Mo2-16 E0-18-12MoNb-16 E00-18-12Mo2-16 E1-23-13-16 E2-26-21-16 E1-13-16 |
E502-15 E308-16 E347-16 E308L-16 E316-16 E318-16 E316L-16 E309-16 E310-16 E410-16 |
GB/T 983 |
续表1-3-1 常用焊条牌号
|
低合金耐热钢焊 条 |
R337 |
E5515-B2-VNb |
|
|
|
R107 R307 R407 |
E5015-A1 E5515-B2 E6015-B3 |
E7015-A1 E8015-B2 E9015-B3 |
GB/T 5118 |
|
|
低合钢焊条 |
温707Ni |
E5515-C1 |
|
GB/T 5118 |
|
温907Ni |
E5515-C2 |
E8015-C2 |
||
|
温107Ni |
E7015-G |
|
||
|
Monel焊条 |
R-M3NiCu7 |
|
ERNiCu-7 |
|
|
不锈钢焊丝 |
|
H0Cr20Ni10Ti H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo2 H00Cr21Ni10 H00Cr19Ni12Mo2 |
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GB/T 4241 |
* CHE 508-1相当于中国焊条厂牌号GB E5018-1。
4、承压铸件补焊用焊条
（1）基体材料为WCB、WCC采用GB/T 5117 J502（型号E5003）或J507（型号E5015）。
（2）基体材料为奥氏体不锈钢类，焊条选用见表1-3-2。
（3）基体材料为低合金耐热钢类，焊条选用见表1-3-3。
（4）基体材料为低温钢类，焊条选用见表1-3-4。
表1-3-2 奥氏体不锈钢承压铸件补焊焊条选用
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基体材料 |
铸件热处理后和试压渗漏的 补焊焊条 |
铸件热处理前或铸件外表面一般缺陷的补焊焊条 |
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牌号 |
型 号 |
牌号 |
型 号 |
|
|
CF8 ZG0Cr18Ni9 ZG0Cr18Ni9Ti ZG1Cr18Ni9Ti |
A132 |
E019-10Nb-16 |
A102 A132 |
E0-19-10-16 E019-10Nb-16 |
|
CF3 ZG00Cr18Ni10 |
A002 |
E00-19-10-16 |
A002 |
E00-19-10-16 |
|
CF8M ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
|
A212
|
E0-18-12Mo2Nb-16
|
A202 A212 |
E0-18-12Mo2-16 E0-18-12Mo2Nb-16 |
|
CF3M |
A022 |
E00-18-12Mo2-16 |
A022 |
E00-18-12Mo2-16 |
表1-3-3 低合金耐热钢承压铸件补焊焊条选用
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基 体 材 料 |
焊 条 |
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|
牌号 |
型 号 |
|
|
ZG1Cr5Mo C5 |
R507 |
E1-5MoV-15 |
|
WC1 |
R107 |
E5015-A1 |
|
WC6 ZG20CrMo |
R307 |
E5515-B2 |
|
WC9 |
R407 |
E6015-B3 |
|
ZG20CrMoV ZG15Cr1Mo1V |
R337 |
E5515-B2-VNb |
表1-3-4 低温钢类承压铸件补焊焊条选用
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基 体 材 料 |
焊 条 |
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|
牌 号 |
型 号 |
|
|
LCB LCC |
CHE508-1 |
E5018-1 AWS 7018-1 |
|
LC1 |
R107 |
E5015-A1 |
|
LC2 |
温707 Ni |
E5515-C1 |
|
LC3 |
温907 Ni |
E5515-C2 |
|
温107 Ni |
E7015-G |
|
5、铸件的焊补
（1） 铸件如有包砂、裂纹、气孔、砂眼、疏松等缺陷允许补焊，但在补焊前必须将油污、铁锈、水份、缺陷去除干净。去除缺陷后用砂轮打磨出金属光泽，其形状要平滑，有一定坡度，不得有尖棱存在。
（2）承压铸件上有严重的穿透性裂纹、冷隔、蜂窝状气孔、大面积疏松或无法清除缺陷处，或补焊后无法修整打磨处不允许补焊。
（3）承压铸件试压渗漏的重复焊补次数不得超过两次。
（4）铸件补焊后必须打磨平整光滑，不得留有明显的补焊痕迹。
（5）补焊后的无损检测要求按有关标准规定。
6、焊后的消除应力处理
（1） 重要的焊接件如保温夹套焊缝、阀座锒焊于阀体上的焊缝、要求焊后处理的堆焊密封面等，以及承压铸件焊补超过规定范围的，焊后均要消除焊接应力。无法进炉处理的也可采用局部消除应力的方法，消除焊接应力的工艺可参考焊条说明书进行。
（2）焊补深度超过壁厚的20%或25mm（取小值）或面积大于65cm2或试压渗漏的焊补，焊后都要进行消除焊接应力处理。
垫片
常用的垫片有非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。非金属垫片也称软垫片，如石棉橡胶板、橡胶、聚四氟乙烯等，软垫片用于温度、压力都不高的场合。半金属垫片由金属材料和非金属材料组合而成，如柔性石墨复合垫、缠绕式垫片、金属包覆垫等。半金属垫片比非金属垫片承受的温度、压力范围较广。金属垫片全部由金属制作，有波形、齿形、椭圆形、八角形、透镜垫、锥面垫等。金属垫片用于高温高压场合。
1、非金属垫片使用条件
非金属垫片使用条件见表1-4-1。
表1-4-1 非金属垫片使用条件
|
名 称 |
代 号 |
压力等级MPa |
适用温度℃ |
|
天然橡胶 |
NR |
2.0 |
-50～90 |
|
氯丁橡胶 |
CR |
2.0 |
-40～100 |
|
丁腈橡胶 |
NBR |
2.0 |
-30～110 |
|
丁苯橡胶 |
SBR |
2.0 |
-30～100 |
|
乙丙橡胶 |
EPDM |
2.0 |
-40～130 |
|
氟橡胶 |
Viton |
2.0 |
-50～200 |
|
石棉橡胶板 |
XB350 XB450 NY400 |
2.0 ≤300 P·t≤650 MPa·℃ |
|
|
耐油石棉橡胶板 |
|||
|
改性或填充聚四氟乙烯 |
5.0 |
-196～260 |
|
2、半金属垫片使用条件
（1）柔性石墨复合垫使用条件见表1-4-2。
表 1-4-2 柔性石墨复合垫使用条件
|
芯板及包边材料 |
压力等级MPa（磅级） |
适用温度℃ |
|
低碳钢 |
2.0～11.0（150～600） |
450 |
|
0Cr18Ni9 |
2.0～11.0（150～600） |
650* |
|
注：*用于氧化性介质时≤450℃ |
||
（2）金属包覆垫使用条件见表1-4-3。
表1-4-3 金属包覆垫使用条件
|
包覆金属材料* |
HB |
填充材料 |
压力等级MPa（磅级） |
适用温度℃ |
|
纯铝板L3 |
40 |
石棉橡胶板 |
2.0～15.0（150～900） |
200 |
|
纯铜板T3 |
60 |
300 |
||
|
镀锡薄钢板 |
90 |
400 |
||
|
镀锌薄钢板08F |
||||
|
0Cr18Ni9 |
187 |
500 |
||
|
00Cr19Ni10 |
||||
|
00Cr17Ni14Mo2 |
注：*也可采用其他材料。
（3）缠绕式垫片使用条件见表1-4-4。
表1-4-4 缠绕式垫片使用条件
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金属带材料① |
非金属带材料 |
压力等级MPa（磅级） |
适用温度℃ |
|
0Cr18Ni9 |
柔性石墨 |
2.0～26（150～1500） |
650② |
|
0Cr17Ni12Mo2 |
柔性石墨 |
||
|
00Cr17Ni14Mo2 |
聚四氟乙烯 |
200 |
注：①也可采用其他金属带材
②用于氧化性介质时≤450℃
（4）齿形组合垫使用条件见表1-4-5。
表1-4-5 齿形组合垫使用条件
|
齿形环材料① |
覆盖层材料① |
压力等级MPa（磅级） |
适用温度℃ |
剖 面 |
|
|
10或08 |
柔性石墨 |
2.0～42（150～2500） |
|
|
|
|
0Cr13 |
540② |
||||
|
0Cr18Ni9 |
650② |
||||
|
0Cr17Ni12Mo2 |
聚四氟乙烯 |
200 |
注：①也可采用其他材料 ②用于氧化性介质≤450℃
3、金属垫片使用条件
金属垫片使用条件见表1-4-6。
表1-4-6 金属垫片使用条件
|
材 料① |
HB max② |
压力等级MPa（磅级） |
适用温度℃ |
|
10或08 |
120 |
2.0～42（150～2500） |
450 |
|
0Cr13 |
170 |
2.0～15.0（150～900） |
540 |
|
0Cr18Ni9 |
160 |
600 |
|
|
0Cr17Ni12Mo2 |
注：①也可采用其他材料
②金属环垫材料的硬度值应比法兰材料的硬度值低30～40 HB
4、其他资料中介绍的金属垫片使用条件
其他资料中介绍的金属垫片使用条件见表1-4-7。
表1-4-7 其他资料中介绍的金属垫片使用条件
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材 料 |
HB max |
适用温度℃ |
|
软 铁 |
90 |
450 |
|
08或10 |
120 |
450 |
|
0Cr13 |
140 |
540 |
|
00Cr17Ni14Mo2 |
150 |
450 |
|
1Cr18Ni9Ti |
160 |
600 |
|
0Cr18Ni12Mo2Ti |
160 |
600 |
|
0Cr18Ni9 |
160 |
600 |
5、注意事项
（1）阀门中法兰垫片的尺寸是没有标准的，垫片的厚度可以参照管道法兰垫片的有关标准，因垫片用的板材、带材都是有一定规格的，不能任意选择厚度。
（2）垫片用聚四氟乙烯材料时在结构上要考虑防止冷流。
（3）采用缠绕式垫片在结构上要防止垫片压散，解决办法是垫片加内环，外圆由止口定位。
（4）垫片的选用不只是温度、压力，还要考虑介质的腐蚀性。
