汽輪機葉片的焊接工藝

摘 要：公司#3汽輪機（N30-0.98型單缸沖動凝汽式汽輪機）是北京重型電機廠制造生產，該機組在運行中突然振動大，軸系振動無明顯變化。2003年10月停運，并對#3機進行專項檢修，檢查發現，汽輪機末級葉片振蕩、變形，普遍拉金孔因振動被啃痕，有一葉片發生斷損，兩葉片嚴重扭曲變形，而且這三處葉片外圈拉筋孔磨損擴大成橢圓狀，局部拉筋斷裂，其余末級葉片均有不同程度的水蝕等異?，F象，嚴重威脅機組的安全運行。文章主要介紹對汽輪機末級葉片的焊接工藝。

關鍵詞：葉片焊接；節省時間；保證運行；提高效益

1 焊前準備

1.1 檢查缺陷

a.第一級隔板上，一靜葉片有20×9×2mm的楔形溝痕。b.末級一葉片斷裂50～60mm，兩個葉片變形>300mm。c.末級葉片的三處外拉筋發生局部變形，部分拉筋孔有1～1.5mm的間隙。d.葉片斷裂和嚴重扭曲部位均發生在外拉筋的接頭處。

1.2 缺陷的處理方法：

a.第一級隔板上，一靜葉片上發生的楔形溝痕，采用挖補處理的方法。b.采取焊接的方法處理斷裂、扭曲的葉片。切斷部分包括變形部分，大約是葉片的1/2位置，工藝難點是對口的錯口值δ。>10%，角變形θ≤3°。c.末級葉片斷的拉筋要更換，向外變形的拉筋可以整形。

2 焊接規范

2.1 材質：2Cr13不銹鋼的化學成份（%）

末級葉片的材質為2Cr13馬氏體不銹鋼，具有較高的韌性，冷變形性質，有較好的耐腐蝕性能和熱強性能，特別是其減振性很好。2Cr13的碳含量較高，含Cr量也高達13%，這種鋼的可焊性較差，在空氣中冷卻即能生成馬氏體組織，所以焊前必須預熱，焊后及時熱處理。

2.2 焊接材料：鉻202或鉻207不銹鋼焊條熔敷金屬化學成份（%）

采用鉻202或鉻207不銹鋼焊條，可以得到與母材化學成分相近的焊縫金屬，焊縫和熱影響區的機械性能，耐腐蝕性、減振性都與母材相近，為了盡可能減小殘余應力和熱影響區，焊接時宜選用小直徑焊條（Ф2.0mm）和小焊接電流。

3 焊接設備

ZX7-315逆變電焊機采用直流正接，焊接電流50-55A。

4 坡口的加工要求

坡口開成V型，坡口角度60°～70°，鈍邊為0.5mm，根部對口間隙不小于1mm，如圖：

考慮新舊葉片的配合問題，要對新葉片多余重量從頂部去除，確認新配葉片的重量及坡口尺寸完全符合要求，方可對口施焊，焊接時中間應放入青殼紙，防止加工與焊接時上下葉片損傷。施焊前需進行試焊，施焊的樣板要和實際焊接尺寸相符，并對試件進行硬度及著色檢驗，合格后，方可進行正式施焊。

5焊接工藝

a.焊前需把鉻207焊條經300℃左右烘焙1小時。b.葉片預熱由操作熟練的氣焊工擔任，用氧乙炔局部均勻預熱300℃左右，預熱溫度要緩慢上升，預熱范圍在焊縫二側30～50mm左右，預熱溫度控制用紅外線測溫儀測溫控制。c.由Ⅰ類高壓合格焊工擔任，焊接時現場無外界干擾。d.把末級葉片轉在平焊位置進行施焊，焊接時不能在葉片引弧，焊接引弧應在專用的引弧板上引弧，待電弧穩定后再逐漸引入坡口，焊接時焊條不做橫向擺動，采用多層多道焊，以連弧焊為宜，收弧時要填滿弧坑，以免產生火口裂紋。e.焊接時應注意要熔合良好，避免根部未焊透，層間未熔合，氣孔、夾渣、裂紋、咬邊等缺陷。焊縫的加強面應在1mm左右為宜，在焊縫清理過程中發現缺陷應立即修補。若焊縫溫度降低在限制溫度以下時，需重新加溫至300℃左右后方可施焊。焊接工作結束后，將葉片與引弧板的連接焊縫鋸開，然后用磨光機和銼刀將葉片修復好。f.焊后用石棉被或超細棉保溫，讓其緩慢冷卻到100℃，緊接著進行焊后熱處理。

6 焊后熱處理

a.熱處理必須是富有經驗的氣焊工擔任加熱。焊后熱處理溫度680℃～720℃。加熱范圍在焊縫兩側30～50mm，溫度上升要緩慢均勻，用紅外線測溫儀控制溫度，溫度達到要求后恒溫5分鐘左右，用石棉被或超細棉進行保溫緩慢冷卻。b.焊后熱處理后要對焊縫進行打磨至平滑過渡，宏觀檢查不得有咬邊、裂紋等缺陷后，進行著色探傷檢驗。

參考文獻

[1]DL/T 869-2010.火力發電廠焊接技術規程[S].

[2]GB8732-1988.汽輪機葉片用鋼[S].

[3]DL/T 819-2002.火力發電廠焊接熱處理技術規程[S].

[4]DL/T 714-2000.汽輪機葉片超聲波檢驗技術導則[S].

[5]DL438-2009.火力發電廠金屬技術監督規程[S].

[6]DL/T 715-2000.火力發電廠金屬材料選用導則[S].

[7]DL/T 752-2001.火力發電廠異種鋼焊接技術規程[S].

[8]DL/T 820-2002.管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程[S].

[9]DL/T 715-2000.火力發電廠金屬材料選用導則[S].

作者簡介：賈治（1971，4-），男，工程師，安徽新源熱電有限公司檢修公司副總經理，籍貫：安徽省蚌埠市，專業：電廠熱能動力工程。