王廣成

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

汽輪機(jī)主汽閥座密封焊縫修復(fù)工藝研究

王廣成

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

現(xiàn)場(chǎng)檢修過程中，發(fā)現(xiàn)部分超臨界及超超臨界汽輪機(jī)主汽閥閥座密封焊縫存在開裂現(xiàn)象，通過詳細(xì)的補(bǔ)焊工藝考慮，為保證閥座密封焊縫質(zhì)量及機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

主汽閥閥座；焊接裂紋；密封焊

0 引言

為了提高火力發(fā)電機(jī)組效率，以往的亞臨界機(jī)組正在逐步被超臨界、超超臨界機(jī)組所代替，超臨界566℃及超超臨界600℃的主蒸汽溫度，24.2 MPa和25 MPa或更高的主蒸汽壓力，要求材料具有更高的抗蠕變強(qiáng)度和抗高溫氧化性能，以便能夠承受更高的工作壓力和溫度。為此，我公司設(shè)計(jì)的超臨界及超超臨界汽輪機(jī)主汽閥體材質(zhì)為ZG1Cr10MoWVNbN和1Cr9Mo1VNbN，閥座材質(zhì)則均為1Cr9Mo1VNbN。在閥體與閥座部件分別完成精加工后，再在總裝時(shí)將閥座與閥體之間進(jìn)行過盈配合裝配，然后采用焊接方式進(jìn)行端部結(jié)合面的密封焊接。

1 存在的問題

在電廠大修過程中常常發(fā)現(xiàn)部分超臨界及超超臨界汽輪機(jī)的主汽閥體與閥座之間的密封焊縫存在開裂現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了徹底消除缺陷及補(bǔ)焊處理。

2 密封焊縫開裂原因分析

設(shè)計(jì)圖紙要求在進(jìn)行超臨界及超超臨界汽輪機(jī)主汽閥體零部件裝焊時(shí)，在ZG1Cr10MoWVNbN或1Cr9Mo1VNbN閥體上的閥座密封焊接區(qū)域事先堆焊一層ENiCr-3焊材，閥座上的相應(yīng)位置也進(jìn)行ENiCr-3焊材的堆焊工作，然后堆焊部位與閥體及閥座本體一同進(jìn)行整體熱處理，待閥殼與閥座分別精加工后，在總裝時(shí)進(jìn)行密封焊接工作，這樣可以避免直接在9%Cr高合金鋼本體上進(jìn)行焊接需要進(jìn)行焊后熱處理的難題。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接原理上來說，密封焊縫應(yīng)該能夠滿足機(jī)組運(yùn)行要求，但從現(xiàn)場(chǎng)大修檢查情況來看，密封焊縫存在如下問題：

1）焊縫質(zhì)量不佳。由于焊工操作鎳基焊材能力不足，導(dǎo)致部分焊縫外觀質(zhì)量不佳，密封焊縫厚度薄厚不一。

2）密封焊縫焊材使用不良。由于亞臨界機(jī)組該位置的密封焊材為A507，個(gè)別焊工習(xí)慣性地誤用A507焊條進(jìn)行閥座的密封焊接工作，因?yàn)樵阪嚮缚p上使用奧氏體焊材極易產(chǎn)生細(xì)小的碎裂紋，這為閥座密封焊縫開裂現(xiàn)象埋下了隱患。

3）焊接順序不合理，導(dǎo)致焊縫應(yīng)力較大。個(gè)別焊工不按工藝要求，分區(qū)、分段進(jìn)行閥座的密封焊接工作，而是習(xí)慣性從一處開始連續(xù)完成整圈焊縫的焊接工作，這導(dǎo)致后焊接區(qū)域應(yīng)力較大，且在機(jī)組頻繁啟動(dòng)、變負(fù)荷工況下，十分容易導(dǎo)致部分區(qū)域密封焊縫開裂。

3 現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工藝方案

為滿足機(jī)組檢修工期要求，不耽誤大修機(jī)組的順利啟動(dòng)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷需要，通過對(duì)閥體、閥座材料進(jìn)行焊接性分析，我們決定采用冷焊工藝進(jìn)行閥座密封焊縫的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工作,工藝方案如下：

1）焊縫材質(zhì)檢查?，F(xiàn)場(chǎng)材質(zhì)檢查，確認(rèn)超臨界及超超臨界閥座密封焊縫焊材使用正確。

2）打磨。用砂輪或旋轉(zhuǎn)銼對(duì)存在裂紋的鎳基焊縫進(jìn)行打磨使其徹底清除，并打磨出方便焊接的斜坡口。

3）探傷。對(duì)消除缺陷的焊縫表面進(jìn)行著色探傷檢查，確認(rèn)缺陷清除徹底。

4）清理。清理坡口表面及附近20 mm區(qū)域內(nèi)的水、油等污物，以免影響焊接質(zhì)量。

5）預(yù)熱。用氧-乙炔烤槍將焊接區(qū)域局部預(yù)熱至70℃以上，以清除金屬內(nèi)部存留的水汽，防止焊縫中氣孔的產(chǎn)生，提高焊接質(zhì)量。

6）焊接?？刹捎檬止ゆu極氬弧焊方式進(jìn)行閥座的密封焊接，直流正接，焊絲牌號(hào)為ERNiCr-3φ2.0、φ2.4均可，也可使用 ENiCrFe-3（或 ENiCrFe-1）φ3.2焊條進(jìn)行焊接。注意鎳基焊材焊縫收弧處應(yīng)飽滿，以防止弧坑裂紋的產(chǎn)生。對(duì)焊接量較多的整圈密封焊縫，正式施焊前應(yīng)將閥座與閥體之間對(duì)稱點(diǎn)焊4點(diǎn)，點(diǎn)焊長(zhǎng)度為5～10 mm。正式焊接時(shí)應(yīng)對(duì)稱、分段施焊，而不得從一處開始連續(xù)完成整圈焊縫的焊接工作。具體參數(shù)如表1、表2所示。

表1 TIG氬弧焊焊接參數(shù)

7）鉗修。當(dāng)焊縫表面成型不好時(shí)，可進(jìn)行適當(dāng)修磨，使其與相鄰表面圓滑過渡。

8）探傷。焊后著色探傷檢查焊接區(qū)域，不得有裂紋、未熔合以及氣孔、夾渣等焊接缺陷。

表2 ENiCrFe-3焊條焊接參數(shù)

焊條在使用前應(yīng)進(jìn)行350℃×1 h烘干，烘干后的焊條應(yīng)放在80～120℃的保溫筒內(nèi)隨用隨取。

4 結(jié)語(yǔ)

在電廠各部門的大力配合下，我們采取上述工藝方案，順利地完成了多個(gè)超臨界及超超臨界電廠主汽閥座的密封焊縫缺陷修復(fù)工作，這為大修機(jī)組的順利投產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］陳祝年.焊接工程師手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］哈爾濱汽輪機(jī)廠.20萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)［M］.北京：水利電力出版社，1992.

（編輯 立 明）

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1002-2333（2015）07-0204-02

王廣成（1979—）男，工程師，主要從事汽輪機(jī)產(chǎn)品焊接工藝以及焊接試驗(yàn)研究工作。

2015-01-15