目前,常用的堆焊合金有钴基合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等堆焊材料。其中钴基合金具有良好的高温性能,优异的热强性、耐蚀性及耐热疲劳性能,比铁基,自贡等离子堆焊机,镍基合金的抗磨损、抗腐蚀性能好。所以在阀门研制和生产制造中,钴基硬质合金被广泛应用到各类阀门壳体和密封面的堆焊中。这些合金材料被制成电焊条、焊丝(含药芯焊丝)、焊剂(含过渡合金型焊剂)和合金粉末等,自贡等离子堆焊机,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方法堆焊。选用阀门密封面堆焊材料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、密封比压和许用比压,或企业生产制造条件、设备加工能力和堆焊技术能力及用户要求,自贡等离子堆焊机。
等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源,应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固,等离子束离开后自激冷却,形成一层高性能的合金层,从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺。
(1)离子气和保护气离子气是等离子弧的工作气体,对电弧起压缩作用,并对钨极和熔池起保护作用。离子气流量过大,对电弧压媚过强,增加电弧刚度,使熔深增加,基体冲淡率加大。离子气过小,电弧无力,等离子弧不稳,试验时选择300400L/h保护气是保护熔池不被氧化的氬气流,在电弧周围呈圆锥状,其致密度直接影响熔池的保护效果。试验时选择750~850L/h离子气和保护气均采用工业用纯(含氩99%)。(2)转移弧电流与电压排丝等离子弧堆焊的非转移弧只起过渡引燃转移弧作用,转移弧引燃后即被切断。因此转移弧电流规范是保证堆焊质量的主要工艺参数。电流过小,堆焊金属与基体得不到良好的冶金结合。电流过大,自磁压缩性增大,熔池温度过高,热量增加,因而使基体熔深和冲淡率增加。试验选用电流为180~230A。转移弧电压受钨极与工件之间距离影响距离大则电压高,反之亦然。转移弧电压过低,电弧软弱无力,穿透力小,易形成未焊透缺点。一般选为35~40V。
为了保护钻具和套管在钻井过程中不至于过度磨损,采用堆焊方式或(其他方法)将堆焊材料沿钻杆接头圆周方向堆焊(或熔敷)宽约30~50mm、厚2~3mm的环形带。此环形带即称之为钻杆接头耐磨带。目前在工程上使用的耐磨带堆焊材料主要有铁基合金粉末、碳化钨颗粒和耐磨带焊丝。
一、铁基合金粉末
铁基合金粉末是通过调整18-8型或Cr13型不锈钢的Ni、Cr含量,并添加B、Si元素而成的。铁基合金粉末的喷涂层硬度、致密性、结合强度等于镍基合金粉末涂层大体相当,因此在不少场合下可代替镍基合金粉末,但涂层的韧性低于镍基合金粉末涂层。铁基合金粉末涂层具有良好的耐磨性。
钻杆接头耐磨带堆焊铁基合金粉末采用的是等离子弧堆焊方法。等离子弧堆焊是利用转移型等离子弧作为热源,以铁基合金粉末作填充金属的一种堆焊工艺。其焊接温度较高,容易造成局部组.织变大,且重复堆焊性变差,在应用过程中,容易出现耐磨带的开裂和剥落。
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