一、问题的来龙去脉
截止阀的阀座通常是一圈司太立(Stellite 6)硬质合金,通过对接或堆焊方式焊在阀体上。焊后常见“张嘴”——阀座椭圆度超差0.2 mm 以上,导致阀门关不严。根源是焊接热循环让阀体与堆焊层产生不均匀塑性收缩;而预热温度选错,正是让收缩失控的“第一推手”。
二、预热到底在“预”什么
预热不是简单地把工件烤热,而是通过提高初始温度,降低焊缝与母材的温度梯度,从而:
减小冷却速度,避免马氏体脆硬相;
让母材先膨胀,抵消后续收缩;
延迟屈服,使应力有时间重新分布。
对12CrMoV 阀体+Stellite 6 堆焊体系来说,预热温度窗口非常窄:低了变形大,高了晶粒粗化、硬度下降。
三、教科书公式 vs. 现场实测
通用碳当量公式 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 给出理论预热温度:
T_pre = 350√(CE-0.25) °C
对典型12CrMoV(CE≈0.55)算得 T_pre≈200 °C。然而,现场跟踪 80 台 DN100–DN300 截止阀发现:
预热 150 °C:焊后椭圆度 0.18–0.28 mm,二次机加率 100%;
预热 200 °C:椭圆度 0.10–0.15 mm,机加率 60%;
预热 250 °C:椭圆度 0.05–0.08 mm,机加率 10%;
预热 300 °C:椭圆度虽降至 0.03 mm,但 Stellite 6 平均硬度由 42 HRC 掉到 36 HRC,耐磨寿命下降 20%。
结论是:200–250 °C 是兼顾变形与性能的最佳区间。
四、如何精准控制 225 °C±15 °C
分区补偿加热:阀体厚壁区(>25 mm)采用履带式陶瓷电加热片,薄壁区采用柔性硅橡胶加热毯,PID 闭环控温,±10 °C。
测温点布置:在阀座外圆 90° 均布 4 只 K 型热电偶,取平均值。
层间温度:保持 200–250 °C;若中断焊接,立即用保温棉包覆缓冷。
焊后消应力:250 °C×2 h 局部回火,升温/降温速率 ≤50 °C/h,避免二次变形。
五、现场案例复盘
某石化 DN250 截止阀原工艺预热 180 °C,焊后椭圆度 0.22 mm。将预热提至 230 °C,焊道由 3 层改为 5 层以减少热输入,并增加对称跳焊顺序。结果椭圆度降至 0.06 mm,一次交验合格率由 75% 提升到 98%,单台返修费节约 1500 元。
六、一句话总结
焊接式截止阀的阀座变形,本质是热胀冷缩“节拍”没踩准;把预热温度锁定在 225 °C±15 °C,并用分区加热和层间温控“打节拍”,就能让阀座既不变形又不掉硬度,阀门关得紧、用得久。