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汽轮机静叶片导流槽焊接缺陷的补焊 |
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作者：王影建 尹献鹏 |
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本文从分析ZG20CrMo材料的焊接性入手，制定了合理的汽轮机静叶片铸造缺陷的补焊工艺措施，保证了焊接质量，满足了使用要求。
汽轮机是热电厂的重要设备之一, 汽轮机叶片是汽轮机中将高温蒸汽的热能转化为机械能的极其重要的部件, 工作环境极其复杂。某电厂为2×135 MW机组，在施工现场检查时发现2#机组中压内缸第七级静叶片导流槽有未熔合缺陷，静叶片材质为ZG20CrMo，缺陷为断续不规则状，总长有1000mm 左右，最深处达5mm左右。为不使其报废，缩短返厂维修的时间，厂家决定与我单位在施工现场共同采用补焊方法对其进行补救。修补后的叶片应达到设计要求的高温持久强度和耐蚀性，并严格控制焊接变形，但缺陷在静叶片上分布范围大，呈半圆弧状分布，缺陷深度不均匀，同时由于静叶片形状不规则，现场不具备焊后热处理条件，增加了补焊工作的难度。
1、 ZG20CrMo的焊接性分析
ZG20CrMo属于珠光体耐热钢，焊接性尚好，焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软化，以及高温长期使用中的再热裂纹。
ZG20CrMo钢中的Cr、Mo元素能显著提高钢的淬硬性, 在焊接热输入过小时，热影响区易出现淬硬组织；焊接热输入过大时，热影响区晶粒明显粗化。当焊缝中扩散氢含量过高、焊接热输入较小时，由于淬硬组织和扩散氢的作用，易在焊接接头中出现冷裂纹。可采用低氢焊条、注意坡口清理和控制焊接热输入在合适的范围，来避免产生焊接冷裂纹。
再热裂纹出现在焊接热影响区的粗晶区，与焊接工艺及焊接残余应力有关。防止再热裂纹的措施：1）采用高温塑性高于母材的焊接材料；2）避免在敏感温度区间停留较长时间。同时严格控制有害杂质元素的含量及清除杂质，降低ZG20CrMo钢的回火脆性。
2、焊接方法及材料的确定
因缺陷位于导流槽内，对补焊的要求精度非常高。通过对ZG20CrMo钢的焊接性分析并结合现场实际情况，经研究决定对裂纹采用热源集中、热影响区小、焊接热应变小的钨极氩弧焊补焊，对缺陷较深处采用钨极氩弧焊打底和手工电弧焊填充、盖面的焊接方法。焊接缺陷的部位如图1所示。
由于汽轮机静叶片大，形状不规则，在施工现场不能进行焊后热处理, 同时从焊后叶片应具有优良的耐蚀性、较高的强度、塑性和热强性能、耐磨性和良好的可焊性及预防再热裂纹出现的角度出发，决定采用ErNiCr-3焊丝和A507焊条。
3、焊前准备
用着色探伤方法先找出缺陷位置。用角向砂轮机清理缺陷（不需钻止裂孔）。修磨人员要求为具有一定经验的熟练工，打磨要求由浅入深，缓慢进行，直至将缺陷完全清除。清除缺陷时要防止破坏其它部位的光洁度。焊缝坡口形状变化缓慢，坡口型式应以在保证焊缝质量的情况下，填充金属尽量少，减少焊接应力和变形，操作简便易行为原则。并设置千分表监控焊接变形。
4、补焊工艺
由于汽轮机静叶片大，形状不规则，在施工现场不能进行热处理，技术人员决定采用冷焊工艺，并严格控制焊接线能量，减少焊接变形。
焊接过程中为防止飞溅附着在叶栅上或电弧划伤叶片表面，需采用橡胶皮覆盖在焊接部位周围。
焊接工艺参数如附表所示。
5、焊后打磨
焊后要对焊缝进行细致打磨，不可伤及其它部位。打磨后焊缝不能高于同一水平部位表面。
6、焊后检验
焊后对补焊部位及周围20mm范围内按照要求进行着色检验。着色检验按《JB/T 4730-2005》标准进行。
7 、结束语
经着色和超声波检验，补焊部位无裂纹或其它缺陷，静叶片无变形，尺寸符合要求，补焊一次成功，解决了生产急需。补焊成功后的静叶片如图2所示。该设备已运转3年多，未发现异常，证明该补焊工艺是成功的。
图2 修补成功的静叶片
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(6/28/2012) |
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