電站閥門密封面高溫耐磨堆焊焊條的研制
0 引言
工作溫度在650℃以下的電站高溫高壓閥門，其密封面的工作條件相當(dāng)惡劣，因此對(duì)于密封面的性能有較高的要求。目前工作溫度在650℃以下的電站高溫高壓閥門密封面堆焊焊條普遍采用鈷基合金焊條D802，這種焊條堆焊高溫高壓閥門密封面具有較好的高溫穩(wěn)定性和高溫抗擦傷性能等，因此在鈷資源情況較好的國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)多用于高參數(shù)或超高參數(shù)的閥門堆焊。
D802焊條的堆焊金屬含有60%左右的鈷，因此生產(chǎn)成本較高。我國(guó)是鈷資源貧乏的國(guó)家，大量發(fā)展這種焊條很不適合我國(guó)的國(guó)情，且其堆焊工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。
作者采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法研制了一種新型鐵基堆焊焊條來(lái)代替D802堆焊焊條，使之不含鈷元素，且保證堆焊層金屬各項(xiàng)性能指標(biāo)，如高溫硬度穩(wěn)定性、高溫抗擦傷性能等主要性能指標(biāo)，達(dá)到D802堆焊焊條堆焊層金屬的近似同等性能，顯著降低生產(chǎn)成本。
1 焊條藥皮成分的優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.1 數(shù)學(xué)模型的建立
采用一次回歸正交設(shè)計(jì)法建立焊條藥皮成分優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，常用的兩水平正交表有L4（23）、L8（27）、L16（215）及L32（231）等。本文采用的是L8（27）表。
所設(shè)計(jì)焊條適用于電站高溫高壓閥門密封面的堆焊，要求其具有良好的高溫穩(wěn)定性及高溫抗擦傷性能。由于錳是奧氏體化元素，能夠促進(jìn)高溫下組織的穩(wěn)定性；碳、硼能夠與鉻、鎢、釩、鉬等金屬形成碳化物、碳硼化物、硼化物等硬質(zhì)相，這些硬質(zhì)相在高溫狀態(tài)下都具有較高的硬度且不易溶解，大大提高了高溫抗擦傷性能；鉻是主要的合金元素，對(duì)堆焊層的性能有很大的影響，而這些元素是通過(guò)碳化硼、金屬鉻及金屬錳加入到焊條中去的，故確定碳化硼、金屬鉻及金屬錳加入量作為優(yōu)化因子。
本文的因子分別規(guī)定為：Z1：碳化硼、Z2：金屬鉻、Z3：金屬錳。根據(jù)因子編碼，可以得到編碼表（見(jiàn)表1所列）和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表（見(jiàn)表2所列）。
從表2可以得到回歸方程為：
回歸方程求出來(lái)后，需要判斷y和x之間是否符合客觀規(guī)律。下面根據(jù)自變量x的值預(yù)報(bào)因變量的值y，判別變量y和x之間是否符合線形關(guān)系，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。對(duì)回歸系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，用統(tǒng)計(jì)量：
統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明上述3個(gè)回歸方程是顯著的，即采用一次回歸模型的擬合效果良好。
由于擦傷是閥門密封面的主要失效形式，所以把（3）式作為目標(biāo)函數(shù)，求其zui小值，而把常溫硬度和高溫硬度作為約束條件，該優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型為：
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