浅谈常见阀门铸钢件的缺陷补焊分析

陈飞

江苏万恒铸业有限公司

摘要：阀门铸钢件在使用过程中常常会出现各种缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等。为了保证阀门的安全性和可靠性，对这些缺陷进行补焊修复是一种常见的方法，在实际工作中要结合缺陷的特点来进行有规律的补焊，深化质量控制力度，有效地解决缺陷问题。本文通过详细分析常见的阀门铸钢件缺陷及补焊技术，探讨了补焊对铸钢件性能的影响，并提出了相应的解决方案。

关键词：阀门铸钢件；缺陷；补焊；性能；解决方案

阀门作为工业生产过程中必不可少的一种设备，肩负着对流体进行控制的主要作用。而阀门铸钢件是阀门中最核心的部分，它的好坏直接影响阀门使用寿命及工作效果。但在阀门铸钢件生产过程中因受各方面因素影响往往存在气孔、夹渣和裂纹等缺陷。这些缺陷不但使铸钢件强度下降，密封性能变差，而且在工作时也会造成事故。所以对这些缺陷及时修补是非常重要的。

一、阀门铸钢件常见缺陷及其成因

在工程领域中阀门铸钢件缺陷较为普遍，这些缺陷会给阀门使用安全性及性能带来不利影响。现就几种阀门铸钢件常见缺陷及可能原因进行论述：一是阀门铸钢件中普遍存在着一种缺陷——气孔。气孔是阀门铸钢件内部存在的一种空气孔隙，一般呈小气泡状分布。气孔的产生可追溯到熔融金属凝固时，内部气体不能被彻底消除的情况。其原因可能为熔融金属所含气体，未被完全排出，或凝固时阀门铸钢件配置及外形后，不能有效促进气体排出。另外，铸造温度不当或者精细度不够都会使气孔产生[1]。

二是还有一种常见缺陷就是夹杂。夹杂物是指阀门铸钢件中存在的其他杂质，一般为非金属材料。如氧化物、硫化物和硅均可作为夹杂物源，夹杂物形成过程常与材料制备及加工过程相关。比如炉温控制不到位，或者熔化剂使用不规范都会造成夹杂物。另外，若铸钢材料质量不过关，可能含有有害夹杂物，还会使阀门铸钢件出现缺陷。

三是，阀门铸钢件还普遍存在一种缺陷——裂纹。裂纹在阀门铸钢件上发生破裂，有表面裂纹与内部裂纹之别。由于表面裂纹常因外力过大或金属材料接触恶劣环境而产生，内部裂纹又由熔融金属凝固时产生的不均匀收缩，或随后加工使用时金属材料所受应力过大引起。另外，阀门铸钢件若在设计上不合理或制造中热处理不当，都会造成裂纹。

由于阀门铸钢件的制造工艺复杂多样，实际生产过程中缺陷形成的原因也会比较复杂。所以，要保证阀门安全可靠，就必须通过材料选择、工艺优化、质量检测等一系列质量控制措施，尽可能地降低阀门铸钢件中存在的缺陷。

二、普通阀门铸钢件缺陷补焊工艺

（一）电弧焊

电弧焊作为金属缺陷补焊常用技术之一，在阀门铸钢件修补与强化工作中得到了广泛的应用，该技术利用高温电弧的热将填充金属熔接于所修补部位，对原有缺陷进行修补，增加了阀门完整性及可靠性。阀门铸钢件生产中不可避免地存在着某些缺陷如气孔、夹杂和裂纹。这些缺陷极大地影响了阀门的密封性及强度，甚至可能造成阀门整体故障，电弧焊技术的出现解决了上述问题。电弧焊基本原理是用电流流过电极所产生的电弧，将焊条与修复部位升温至熔点以上温度使二者熔接，焊条采用填充金属制成，可按需选用不同类型焊条，以满足各种材质的修补[2]。电弧焊技术热能集中度高，焊接温度控制能力强，能够在狭小区域内完成精确定位维修作业。电弧焊工艺要求有一定技术与工艺支撑。在修复之前，必须先将缺陷清理、打磨干净，确保修复处完全裸露、焊缝质量良好。然后，针对具体情况，选取适当的焊接参数例如电流，电压和焊接速度。焊接过程中，要求操作人员必须熟练控制焊枪移动速度及角度，才能保证焊缝均匀、完整。电弧焊技术适用范围广，既可对阀门铸钢件缺陷进行修补，也可对弱点部位进行补强强化。采用电弧焊不仅能修补阀门铸钢件表面缺陷，而且能从内部修补，该修复方式既能提高阀门使用寿命，又能节约制造成本与资源，在经济上与环境上都有很大意义。

但电弧焊技术同样面临着一定的挑战与制约，在焊接时产生的热在一定程度上影响着材料的组织与性能，可能导致应力集中与变形。所以在焊接参数及工艺选择时需慎之又慎，以免出现新缺陷。同时电弧焊对操作人员的专业知识及经验要求较高，不然就有可能造成焊接质量不过关或者焊接失败。

电弧焊是金属缺陷补焊的常用工艺，对阀门铸钢件修复与强化具有重要作用。其原理是利用高温电弧的热使填充金属熔接于修复部位，从而达到对缺陷进行修补及强化的目的。但电弧焊技术在使用过程中需慎重考虑焊接参数及过程，确保修复加固质量，电弧焊只有在适当的情况下才能够真正地发挥优势，增加阀门可靠性及使用寿命。

（二）气体保护焊

气体保护焊作为一项高效优质的焊接技术，在现代工业生产中起着至关重要的作用，其通过采用惰性气体对焊接过程进行保护，有效避免热塑性材料与高温下气氛中氧、氮等有害气体反应，以确保焊接接头质量及强度。普通阀门铸钢件缺陷补焊工艺中普遍采用气体保护焊工艺，这类阀门铸钢件在使用过程中往往要经过较长时间，在温度变化和压力冲击的作用下，常产生裂纹，孔洞和疲劳裂纹多种缺陷。若不能及时进行维修，则会对工业设备正常工作造成很大伤害。但由于阀门铸钢件具有特殊性，常规焊接方法很难达到要求。在此背景下气体保护焊技术就成为解决这一问题的重点

[3]。

采用气体保护焊技术首先要求选用适当的保护气体，常用的保护气体有氩气，氦气及其他惰性气体，这些惰性气体具有高热稳定性及惰性特性，能有效隔绝焊接时空气及湿氧，减少焊接接头氧含量，确保焊接质量，针对阀门铸钢件进行缺陷补焊时，焊接工艺同样非常关键，通常情况下，首先要做好缺陷清理与准备，保证焊接区域表面光滑干净，以使焊接过程中接触良好，再通过选取适当的焊接电流、电压及焊丝材料对缺陷进行填补与修补。气体保护焊焊接质量高，外观效果良好。焊缝均匀致密，且焊缝强度大，能在确保产品美观的前提下满足阀门铸钢件的强度需求。这一点对于一些对产品外观要求较高的行业，如航空、汽车等行业尤为重要。气体保护焊工艺中焊工操作技巧与经验对焊接质量也有很大影响，焊工需掌握好焊接姿势与技巧，严格执行焊接规程，并且强化对焊接过程的监督，有效的减少各种不良问题的发生，保证焊接时稳定连续，在焊接完成之后，同样也需要进行质量检验，发现其中的缺陷，促进焊接的顺利进行。

采用气体保护焊技术，不仅能够对阀门铸钢件缺陷进行有效修复，而且能够对焊接接头耐腐蚀性以及强度进行一定的改善。与传统修复方法相比较，气体保护焊技术焊温更低，变形更小，焊缝质量更高，更能适应工业生产需要。在先进制造业蓬勃发展的今天，气体保护焊技术得到了不断拓展。不仅在阀门铸钢件修复中得到了广泛的应用，而且在航空航天、汽车制造和船舶建造中也占有举足轻重的地位。

结束语

阀门铸钢件缺陷补焊作为重要工作之一，对确保阀门安全可靠性至关重要。对常见缺陷进行分析，采用补焊技术，能有效修复铸钢件缺陷，改善铸钢件性能。与此同时，优化原材料选择、强化制造工艺控制、优化模具设计与制造等也成为提升阀门铸钢件品质的关键要素。综合运用上述解决措施，可提高阀门铸钢件质量及可靠性，以适应工业生产需要。

参考文献

[1]苏宣机.阀门铸钢件异形结构区域的相控阵超声检测[J].无损检测,2020,42(12):15-19.

[2]胡玲.基于仿真分析解决阀盖铸件泄漏问题[J].铸造,2020,69(03):301-305.

[3]赵宇峰,宋美新.MAGMASOFT~? DOE在阀盖铸钢件工艺开发中的应用[J].铸造工程,2022,46(06):68-74.