神東電力上灣熱電廠再熱熱段水壓堵閥補焊修復

高春峰

（神東電力上灣熱電廠，內蒙古 伊金霍洛旗 1017200）

1 概述

上灣熱電廠#1鍋爐為DG520/13.7-Ⅱ1型循環流化床鍋爐是東方鍋爐（集團）生產，2010年5月投產。水壓試驗堵閥是由華夏閥門有限公司生產ZG15Cr1Mo1V堵閥。2012年6月機組A修時無損檢測發現閥體底部外壁存在一處長約110mm裂紋閥體內壁底部位置存在一處長約60mm裂紋。運行參數，溫度:540℃。壓力:2.41Mpa

#1機組水壓試驗堵閥

閥體底部外壁裂紋

閥體底部內壁裂紋

2 閥體產生裂紋的原因分析

鑄鋼閥門由于其成本的經濟性和設計的靈活性,受到廣泛運用。但是由于鑄造工藝受到鑄件尺寸、壁厚、氣候、原材料和施工操作的種種制約,鑄件會出現砂眼、氣孔、裂紋、縮松、縮孔和夾雜物等各種鑄造缺陷,尤以砂型鑄造的合金鋼鑄件為更多因為鋼中合金元素越多鋼液的流動性越差,鑄造缺陷就更易產生。因此缺陷判別和制訂合理、經濟、實用及可靠的補焊工藝來確保補焊后的閥門符合質量要求已成為閥門冷熱加工共同關注的問題。

3 裂紋的處理及焊接修復技術措施

裂紋發現后，鑒于裂紋成因，考慮該設備華夏閥門有限公司生產設計制造，發傳真索要處理方案，其處理方案如下:

3.1 焊前消缺

采用電動砂輪消除缺陷，將貫穿性裂紋缺陷處打磨深度至60MM，裂紋根部留母材3MM左右（注意不要將母材打穿），打磨后，為補焊準備的坡口應呈U型，且坡口根部應平滑過渡，不允許有尖角存在。同時，將打磨后的坡口邊緣20MM內的母材打磨露出金屬光澤，并去除水、油、銹等雜質，保證補焊部位清潔干燥。

對消缺后的坡口部位做MT檢查，確認除貫穿性裂紋以外的其他部位無缺陷顯示后方允許進行補焊。

3.2 補焊工藝

預熱:（1）閥體缺陷部位采用電加熱（履帶式加熱器）方式進行預熱；（2）在待補焊坡口兩側分別布置一塊10KW加熱片，從坡口兩側算起，加熱寬度大于等于260MM；（3）用硅酸鋁纖維棉覆蓋在加熱器上；（4）采用遠紅外測溫儀測量待補坡口各部位預熱溫度，預熱溫度為250℃～350℃.

3.3 焊材使用

（1）焊接材料應有制造廠商的質量合格證；（2）焊條應先經過350℃烘干1h后使用；（3）現場施焊時，焊條應放至在80℃～120℃.的保溫桶內逐根取用，并使保溫桶始終接通電源；（4）焊接材料及規范。

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3.4 施焊

（1）采用Φ3.2MM打底焊。多層多道焊的單層厚度不大于所用焊條直徑加2MM，單道焊擺動寬度不大于所用焊條直徑的5倍。在進行第一層施焊時，使用施焊電流規范上限值，達到消除缺陷的目的；（2）施焊完成第一層后，應及時清渣，并目視檢查，無缺陷后進行次層施焊。沿厚度方向20MM以內全部采用Φ3.2MM的焊條進行施焊，其余采用Φ4.0MM焊條進行填充，蓋面層采用Φ3.2MM焊條進行；（3）每焊完一層應及時清理焊渣，層間溫度控制在250℃～350℃之間；（4）嚴禁在工件表面引弧、試電流；（5）施焊過程中應特別注意接頭和收弧的質量，收弧時應注意填滿弧坑，多層多道焊的接頭應錯開。

3.5 焊后熱處理（PWHT）

3.5.1 使用一臺溫度控制儀進行熱處理，輸出均需編號且與輸出電纜編號對應，溫度儀、記錄儀、熱電偶線均需經校驗合格。

3.5.2 加熱器的布置。履帶式加熱器布置于補焊部位兩側各一組，且緊貼閥體表面，加熱寬度每側應大于260MM。加熱器功率10KW（每片），規格540mm*415mm；

3.5.3 保溫棉布置。加熱器上覆蓋三層硅酸鋁纖維保溫棉，厚度約為70mm,保溫范圍大于加熱區范圍200mm左右。

3.5.4 熱電偶布置。將一個熱電偶布置在補焊部位中心處加熱器下，用于測量補焊部位在加熱過程的溫度，熱電偶點焊在補焊部位。熱處理完成后，將熱電偶焊點部位修磨平整；

3.5.5 焊后熱處理工藝。300℃以上升溫及降溫速度≤80℃/h.恒溫溫度:730±10℃，均溫 3.0h,緩冷至300℃以下可拆除保溫棉自然冷卻。

3.6 焊后檢查及注意事項

（1）打磨補焊部位，去除各處熔渣及飛濺物，使焊縫光潔、圓滑，并平滑過渡到母材；（2）對補焊部位進行UT+MT或PT；（3）補焊部位不允許有裂紋、氣孔、夾渣、未焊透以及低于臨近母材表面質量要求的任何缺陷。

3.7 安全注意事項

（1）必須按照標準《DL612電力工業鍋爐壓力容器檢察規程》中焊工考試部分的要求，經考試合格，并持有合格證，方允許工作。（2）焊工應戴防塵（電焊塵）口罩穿帆布工作服、工作鞋，戴工作帽、手套，上衣不應扎在褲子里，口袋應有遮蓋，腳面應有鞋罩，以免焊接時被燙傷。（3）檢查焊帶有無漏電并且及時包扎好。（4）進行焊接工作時，必須設有防止金屬熔渣飛濺、掉落引起火災的措施以及防止燙傷、觸電、等措施。（5）工作結束檢查施工現場遺留火種，切斷焊接設備電源。（6）施焊前要對施工人員進行技術質量交底。（7）焊接過程中注意工作環境，預防煙氣熗人。（8）禁止使用有缺陷的焊接工具和設備。

3.8 焊補堵閥兩種焊接方法對比優缺點分析

3.8.1 珠光體耐熱鋼焊條焊補

優點:處理得當，可得到與母材金屬相當的力學性能，且組織穩定。

缺點:采用珠光體耐熱鋼焊條焊補時，必須預熱，焊后進行熱處理，這樣要因起附加變形焊接時工序復雜，工作條件惡化等。

3.8.2 奧氏體不銹鋼焊條焊補

優點:采用奧氏體不銹鋼焊條補焊時，由于焊縫金屬在焊接熱過程中不發生相變，而且本身塑性又好，故焊前可不預熱，焊后不作熱處理。既簡化了工序，又減少了母材焊后的變形和應力。奧氏體的焊縫組織具有極好的抗裂性，同時對氫的溶解度較大，不會因氫的析集而產生裂紋。

缺點:在焊補區附近的母材金屬上將因焊補后產生淬硬組織；母材的鋼性很大，導致焊后殘余應力很大。同時，焊補區屬于異種鋼接頭，容易產生碳擴散，碳擴散的結果，使熔合區珠光體組織由于碳含量降低而變為鐵素體組織，并且鐵素體晶粒顯著長大；增碳層中的碳化物也變得粗大，硬度非常高。使接頭蠕變性能降低，在高溫下長期使用后，在熔合區發生顯微裂紋。

3.9 焊接檢驗及監督

3.9.1 每焊一層，必須認真檢查，用放大鏡觀察有無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，發現問題及時處理。

3.9.2 自檢后，對焊縫進行著色探傷。焊后打磨使之圓滑過渡。對焊縫區和熱影響區進行表面探傷及用放大鏡進行目測檢查，表面探傷標準按JB4730，一級合格。門體焊后放置不低于12小時，再檢查是否產生延遲裂紋。

3.9.3 焊接過程中應旁站監督及檢查工藝的控制及執行情況。

3.9.4 結合機組A、B級檢修，加強修后運行監督檢查。

[1]DL/T753-2001汽輪機鑄鋼件補焊技術導則[S].

[2]DL/T869-2004《火力發電廠焊接技術規程》

[3]DL/T819-2002《火力發電廠焊接熱處理技術規程》

[4]《焊工技術問答》[M].北京:中國電力出版社，2005.張信林 張佩良