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惡劣，因此對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定性和高溫抗擦傷性能等，因此在鈷資源情況較好的國家如美國、日本、德國多用于高參數或超高參數的閥門堆焊。
D802焊條的堆焊金屬含有60%左右的鈷，因此生產成本較高。我國是鈷資源貧乏的國家，大量發展這種焊條很不適合我國的國情，且其堆焊工藝復雜，生產成本較高。
作者采用優化設計的方法研制了一種新型鐵基堆焊焊條來代替D802堆焊焊條，使之不含鈷元素，且保證堆焊層金屬各項性能指標，如高溫硬度穩定性、高溫抗擦傷性能等主要性能指標，達到D802堆焊焊條堆焊層金屬的近似同等性能，顯著降低生產成本。
1 焊條藥皮成分的優化設計
1.1 數學模型的建立
采用一次回歸正交設計法建立焊條藥皮成分優化設計的數學模型，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。
所設計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定性及高溫抗擦傷性能。由于錳是奧氏體化元素，能夠促進高溫下組織的穩定性；碳、硼能夠與鉻、鎢、釩、鉬等金屬形成碳化物、碳硼化物、硼化物等硬質相，這些硬質相在高溫狀態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，對堆焊層的性能有很大的影響，而這些元素是通過碳化硼、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化因子。
本文的因子分別規定為：Z1：碳化硼、Z2：金屬鉻、Z3：金屬錳。根據因子編碼，可以得到編碼表（見表1所列）和試驗數據表（見表2所列）。
從表2可以得到回歸方程為：
回歸方程求出來后，需要判斷y和x之間是否符合客觀規律。下面根據自變量x的值預報因變量的值y，判別變量y和x之間是否符合線形關系，并進行統計檢驗。對回歸系數進行檢驗時，用統計量：
統計檢驗表明上述3個回歸方程是顯著的，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）式作為目標函數，求其zui小值，而把常溫硬度和高溫硬度作為約束條件，該優化問題的數學模型為：
