135MW汽輪機低壓內缸結合面裂紋的修復

宋傳偉+孫喜龍

（身份證號：210283198701067214；身份證號：210283199005201912）

【摘要】文章主要對135mw汽輪發(fā)電機組的相關情況進行了概述，通過對汽輪機低氣壓內缸的檢修和維護，發(fā)現(xiàn)缸體結合面由于相應的設計構造，缸體鑄造的初始質量，在長期的高溫作用下導致了裂紋的產(chǎn)生，并就汽輪機低壓內缸結合面裂紋的修復和焊接技術的方法上作出了相應的探討分析。

【關鍵詞】135MW汽輪機；裂紋；修復方法

一、內容概述

通過對我發(fā)電有限公司N125-135＼535汽輪發(fā)電機組的研究分析了解到，此機組為國產(chǎn)的135MW汽輪發(fā)電機組，汽輪機低壓內缸體在正常工作情況下的溫度將近達到300度，在某次檢修維護過程中檢查發(fā)現(xiàn)低壓內缸結合面出現(xiàn)了大量的裂紋。缸體的鑄造材料為珠光體耐熱鑄鋼，由于裂紋在很大程度上會影響機組的正常工作的運行，就必須做到對缸體結合面裂紋產(chǎn)生的原因進行分析，避免缸體在氣密性造成漏風現(xiàn)象的發(fā)生，繼而導致更大問題的出現(xiàn)。

二、分析裂紋產(chǎn)生的原因

通過對汽輪機的分析，汽輪機的氣缸體由于它的結構相對復雜，加上所承受的溫度較高、壁厚等特點，在鑄造過程中通常采用鑄鋼材料。鑄鋼在性能上面具有低成本、減震性能高、耐磨抗腐蝕性能強等特點，因而被廣泛的應用到汽輪缸體的鑄造的使用材料。然而，鑄鋼材料在高溫作業(yè)的環(huán)境當中，導熱膨脹系數(shù)非常的大，從而極易造成氣缸結合面出現(xiàn)裂紋的情況，同時裂紋多數(shù)出現(xiàn)在缸體厚度大、圓角半徑小的部位。分析研究可知，造成氣缸裂紋出現(xiàn)的原因不僅僅是鑄造材料的問題，氣缸的結構、溫度的差異性和應力的作用都在一定程度上會導致裂紋的產(chǎn)生。

氣缸在長時間高溫作業(yè)下，會出現(xiàn)較大的蠕變脆性，伴隨著持久塑性的減弱，鑄鋼的應力將會大大加強，在這種情況下就極易造成裂紋的出現(xiàn)。據(jù)此我們可知通過減少氣缸的蠕變脆性來降低缸體的應力，可以實現(xiàn)增強氣缸的使用壽命。另外氣缸的缸體構造也是裂紋產(chǎn)生的重要原因，由于氣缸厚度的梯度大的部分應力相對較為集中，受高溫膨脹的影響，極易出現(xiàn)裂紋并出現(xiàn)裂紋擴張。

氣缸鑄造的過程中，由于鍛造過程中存有氣孔的出現(xiàn)，加上其他非金屬雜質的參雜，如沙子、殘渣等無關性雜物的參入，造成了局部之間導熱系數(shù)不均，從而使得材料應力不斷增強。同時，運動方面所造成的影響也不能忽視，氣缸本身在高溫作業(yè)當中，由于溫度波動不斷改變繼而產(chǎn)生相應的熱應力，在熱應力和蠕變的相互作用下，也非常容易造成裂紋的出現(xiàn)。

三、低壓缸材料性能的特點

珠光耐熱合金鑄鋼，通常在四百八十度以下的工作環(huán)境下進行鑄件，如汽輪機的氣缸、隔板以及蒸汽管道閥門等部件都是在此相關溫度下進行鑄造的。就當前國產(chǎn)的汽輪機缸體都具有優(yōu)良的綜合性力學性能，在和抗高溫和耐腐蝕方面也表現(xiàn)的強度較大，另外在檢修維護過程當中還具有很好的焊接性能，一般在焊接前預熱至溫度到三百度左右即可，過后進行高溫回火即可。

四、裂紋焊接修復的相關措施

（一）裂紋的清除處理

進行的對內缸結合面的裂紋清楚處理工作，是為了更好的進行接下來的焊接工作，對于裂紋的清除可以采用碳弧氣刨對相關部分的裂紋進行挖掘，當這項挖掘工作結束以后，在運用角砂輪機機進行對裂紋滲碳層的打磨清理，在打磨清碳過程中需要注意凹坑的寬度不宜過大，且必須將結合面打磨出具有一定的金屬光澤。另外在進行焊接時補焊的金屬材料不宜過多，避免焊接金屬過多造成焊接應力的增加。

（二）清理和復查

當清理打磨工作完成以后，還需進行必要的復查處理，復查的方法一般采用目視和滲透探傷的辦法進行檢測查找，復查的原因是為了避免殘余裂紋的存下。當復查發(fā)現(xiàn)有坡口邊緣有著嚴重的缺陷問題，并且存有大量的非金屬雜質夾雜時，就以此可以斷定缸體的材質存在相關的質量問題，這種問題極有可能影響后期的焊接工作。因此，必須在復查完成后進行相關情況的記錄，以便于后期的檢修和維護工作。

（三）焊接前期的準備工作

對于焊接準備前工作，首先是要對坡口進行加工處理，一般把坡口加工成凹陷的U形，原因是凹形便補焊，且不存在鈍邊和相關的間隙。需要說明的是坡口的寬度不宜過大，一般不能超過二十毫米，當坡口加工完畢之后，善后工作也非常重要，必須及時清除坡口周圍的鐵銹、油污和其他無關的雜質，保證坡口以及坡口周圍顯露金屬光澤。

焊接前還需進行內缸結合面的預熱工作，通常預熱一般采用氧-乙炔火焰對焊接部位及其周圍進行相應的 加熱處理，加熱的溫度一般在二百度左右，焊接前進行預熱處理的原因是，一方面預熱可以有效的清除殘留在金屬表面的油污和相關的非金屬雜質，確保無關物質在高溫預熱下消失殆盡。另一方面是預熱能夠確保局部地區(qū)溫度均勻，降低熱應力的分布狀況，從而達到有效降低裂紋再次產(chǎn)生的可能性。在進行預熱過程中還需做到緩慢均勻，確保局部區(qū)域溫差均勻，避免引起熱應力的發(fā)生出現(xiàn)新的裂紋。

（四）焊接操作應該注意的相關事項

在進行坡度焊接時，可以采用多層多道的焊接方法，焊接的時間不能太慢，同時在焊接過程中，避免焊層的剝離出現(xiàn)新的裂縫，可以先用A507的焊條進行一層過渡焊接層處理。同時在焊接過程中還需嚴格的控制焊接溫度，確保溫度控制在一百度以內。控制相應焊接溫度是避免造成焊接部位局部溫度過高，出現(xiàn)層間接頭分離的狀況發(fā)生。焊接時要保證每一根焊條焊接結束完畢之后，進行焊條清渣工作，錘擊焊縫。同時對焊縫的錘擊也要做到規(guī)范科學，確保錘擊過程中盡量釋放焊接的殘余應力，避免后期因應力的存在出現(xiàn)新的裂紋。

五、結束語

上所述的相關問題，機組在運行過程中，通過一次開杠大修的機會，對氣缸前期相關的焊接部分進行認真的觀察分析，所得到的結果是沒有出現(xiàn)新的裂紋擴展的情況發(fā)生，焊接效果依然完好如初，這也再次檢驗了以上修復氣缸裂縫的焊接方法是完全行之有效的。

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作者簡介：宋傳偉（1987.01-），男，遼寧莊河人，畢業(yè)于沈陽理工大學材料成型及控制工程專業(yè)，研究方向：低壓缸焊接；

孫喜龍（1990.05-），男，遼寧莊河人，畢業(yè)于大連海洋大學機械設計制造及其自動化專業(yè)，研究方向：發(fā)電低壓缸加工。