Наплавка является ключевой технологической операцией, критически важной для повышения износостойкости и долговечности ответственных рабочих поверхностей трубопроводной арматуры (ТА). Эта процедура должна выполняться в строгом соответствии с разработанной технологической документацией, учитывающей марку основного металла, эксплуатационные требования к детали и характеристики наплавляемого материала.
Технологическое обеспечение процесса
Технологические карты (ТК) служат основным регламентирующим документом и должны содержать исчерпывающие данные о последовательности операций, режимах сварки, марках и диаметрах электродов или присадочных материалов, используемых флюсах, параметрах тока (сила, полярность), температуре предварительного подогрева, методах термообработки и контроля, а также о применяемом оборудовании и специализированной оснастке.
Материалы и методы наплавки
Наплавке подвергаются не только уплотнительные кольца, но и такие важные элементы, как шпиндели, штоки, гильзы, плунжеры, для обеспечения их повышенной износостойкости в агрессивных средах.
Наплавка уплотнительных колец
Для наплавки уплотнительных колец традиционно применяются электроды марок ЦН-2, ЦН-6, ЦН-6М, ЦН-6Л, ЦН-12 и ЦН-12М. Необходимость предварительного подогрева детали определяется ее материалом и диаметром прохода (Dy).
Для деталей из сталей перлитного класса, как правило, формируется предварительный подслой высотой не менее 3 мм. Исключением являются случаи применения электродов ЦН-6, ЦН-6М, ЦН-6Л, где подслой может быть опущен.
Наплавка прочих элементов
Для углеродистых и низколегированных сталей используются хромистые сплавы типа 12Х13 и 20Х13. Для обеспечения равномерного содержания хрома (13–14%) может применяться порошковая проволока. Сплав ЦН-13 рекомендуется для деталей, работающих в условиях повышенной температуры и коррозионного воздействия.
Помимо традиционной электродуговой наплавки, применяются высокотехнологичные методы, такие как порошковая плазменная наплавка в среде аргона и вакуумная наплавка токами высокой частоты (ТВЧ).
Подготовка поверхности и режимы наплавки
Подготовка
Перед началом процесса рабочие поверхности подвергаются обязательной механической обработке. Категорически недопустимо наличие окалины, загрязнений, глубоких рисок, газовых пор, шлаковых включений и других дефектов. Канавки и выточки, предназначенные для наплавки, должны иметь плавные переходы с радиусом скругления 3–5 мм.
Выполнение наплавки
Наплавка осуществляется в нижнем положении на вращающемся столе или специализированном позиционере. Электроды ЦН-2, ЦН-6, ЦН-6М, ЦН-6Л, ЦН-12, ЦН-12М применяются с постоянным током обратной полярности. Сила тока строго регламентируется технологическими таблицами. Для достижения заданной твердости, минимальная высота наплавленного слоя после окончательной механической обработки должна составлять 5 мм. Наплавка выполняется минимум в три слоя с обязательным тщательным удалением шлака после нанесения каждого слоя.
Термообработка
Термообработка требуется для стабилизации структуры наплавленного металла. Для коррозионно-стойких сталей: либо сразу после наплавки (электроды ЦН-2), либо после охлаждения в песочном ящике (электроды ЦН-6, ЦН-6М, ЦН-6Л, ЦН-12, ЦН-12М). Температура термообработки составляет 850…870∘С с выдержкой в течение 2 часов.
Контроль качества и твердость
Качество наплавленной поверхности контролируется визуальным осмотром и цветной дефектоскопией. Трещины категорически недопустимы. На плоских уплотнительных поверхностях с Dy>200 мм допускается наличие отдельных, не влияющих на герметичность, раковин или пор размером до 1 мм, при условии, что их количество соответствует установленным нормам.
Твердость наплавленного металла проверяется как на доступных поверхностях, так и с использованием образцов-свидетелей для контроля труднодоступных зон (один образец-свидетель аттестует партию до 50 однотипных деталей). Требуемая твердость (по шкале HRC) зависит от марки электрода: для ЦН-6 она составляет 27…33 HRC, для ЦН-6М — 27…37 HRC, для ЦН-12 — 40…50 HRC, и для ЦН-12М — 38…50 HRC.
Все работы должны выполняться только аттестованными сварщиками, имеющими допуск к наплавке износостойкими материалами.
Современные технологии и оборудование
В дополнение к традиционным методам, для наплавки уплотнительных колец активно применяются передовые технологии: порошковая плазменная наплавка в среде аргона с контролируемой подачей порошка и вакуумная наплавка с использованием токов высокой частоты (ТВЧ).
Специализированные российские предприятия, например, НПП «Техноком», разработали собственные высокопроизводительные установки для электродуговой наплавки уплотнительных поверхностей узлов трубопроводной арматуры (модели НП и НП-3). Применение такого современного оборудования обеспечивает достижение исключительной точности и надежности уплотнений, что критически важно для эксплуатации арматуры в сложных технологических и агрессивных средах.
Загрузка...
