135MW汽輪機(jī)低壓內(nèi)缸結(jié)合面裂紋的修復(fù)

宋傳偉+孫喜龍

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

【摘要】文章主要對(duì)135mw汽輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)情況進(jìn)行了概述，通過對(duì)汽輪機(jī)低氣壓內(nèi)缸的檢修和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)缸體結(jié)合面由于相應(yīng)的設(shè)計(jì)構(gòu)造，缸體鑄造的初始質(zhì)量，在長(zhǎng)期的高溫作用下導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生，并就汽輪機(jī)低壓內(nèi)缸結(jié)合面裂紋的修復(fù)和焊接技術(shù)的方法上作出了相應(yīng)的探討分析。

【關(guān)鍵詞】135MW汽輪機(jī)；裂紋；修復(fù)方法

一、內(nèi)容概述

通過對(duì)我發(fā)電有限公司N125-135＼535汽輪發(fā)電機(jī)組的研究分析了解到，此機(jī)組為國(guó)產(chǎn)的135MW汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)低壓內(nèi)缸體在正常工作情況下的溫度將近達(dá)到300度，在某次檢修維護(hù)過程中檢查發(fā)現(xiàn)低壓內(nèi)缸結(jié)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(huì)影響機(jī)組的正常工作的運(yùn)行，就必須做到對(duì)缸體結(jié)合面裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，避免缸體在氣密性造成漏風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，繼而導(dǎo)致更大問題的出現(xiàn)。

二、分析裂紋產(chǎn)生的原因

通過對(duì)汽輪機(jī)的分析，汽輪機(jī)的氣缸體由于它的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加上所承受的溫度較高、壁厚等特點(diǎn)，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(qiáng)等特點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)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(dāng)中，導(dǎo)熱膨脹系數(shù)非常的大，從而極易造成氣缸結(jié)合面出現(xiàn)裂紋的情況，同時(shí)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(jié)構(gòu)、溫度的差異性和應(yīng)力的作用都在一定程度上會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

氣缸在長(zhǎng)時(shí)間高溫作業(yè)下，會(huì)出現(xiàn)較大的蠕變脆性，伴隨著持久塑性的減弱，鑄鋼的應(yīng)力將會(huì)大大加強(qiáng)，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(yīng)力，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)氣缸的使用壽命。另外氣缸的缸體構(gòu)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(yīng)力相對(duì)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(kuò)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(zhì)的參雜，如沙子、殘?jiān)葻o關(guān)性雜物的參入，造成了局部之間導(dǎo)熱系數(shù)不均，從而使得材料應(yīng)力不斷增強(qiáng)。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)方面所造成的影響也不能忽視，氣缸本身在高溫作業(yè)當(dāng)中，由于溫度波動(dòng)不斷改變繼而產(chǎn)生相應(yīng)的熱應(yīng)力，在熱應(yīng)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(diǎn)

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(jìn)行鑄件，如汽輪機(jī)的氣缸、隔板以及蒸汽管道閥門等部件都是在此相關(guān)溫度下進(jìn)行鑄造的。就當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的汽輪機(jī)缸體都具有優(yōu)良的綜合性力學(xué)性能，在和抗高溫和耐腐蝕方面也表現(xiàn)的強(qiáng)度較大，另外在檢修維護(hù)過程當(dāng)中還具有很好的焊接性能，一般在焊接前預(yù)熱至溫度到三百度左右即可，過后進(jìn)行高溫回火即可。

四、裂紋焊接修復(fù)的相關(guān)措施

（一）裂紋的清除處理

進(jìn)行的對(duì)內(nèi)缸結(jié)合面的裂紋清楚處理工作，是為了更好的進(jìn)行接下來的焊接工作，對(duì)于裂紋的清除可以采用碳弧氣刨對(duì)相關(guān)部分的裂紋進(jìn)行挖掘，當(dāng)這項(xiàng)挖掘工作結(jié)束以后，在運(yùn)用角砂輪機(jī)機(jī)進(jìn)行對(duì)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(jié)合面打磨出具有一定的金屬光澤。另外在進(jìn)行焊接時(shí)補(bǔ)焊的金屬材料不宜過多，避免焊接金屬過多造成焊接應(yīng)力的增加。

（二）清理和復(fù)查

當(dāng)清理打磨工作完成以后，還需進(jìn)行必要的復(fù)查處理，復(fù)查的方法一般采用目視和滲透探傷的辦法進(jìn)行檢測(cè)查找，復(fù)查的原因是為了避免殘余裂紋的存下。當(dāng)復(fù)查發(fā)現(xiàn)有坡口邊緣有著嚴(yán)重的缺陷問題，并且存有大量的非金屬雜質(zhì)夾雜時(shí)，就以此可以斷定缸體的材質(zhì)存在相關(guān)的質(zhì)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(fù)查完成后進(jìn)行相關(guān)情況的記錄，以便于后期的檢修和維護(hù)工作。

（三）焊接前期的準(zhǔn)備工作

對(duì)于焊接準(zhǔn)備前工作，首先是要對(duì)坡口進(jìn)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(bǔ)焊，且不存在鈍邊和相關(guān)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(dāng)坡口加工完畢之后，善后工作也非常重要，必須及時(shí)清除坡口周圍的鐵銹、油污和其他無關(guān)的雜質(zhì)，保證坡口以及坡口周圍顯露金屬光澤。

焊接前還需進(jìn)行內(nèi)缸結(jié)合面的預(yù)熱工作，通常預(yù)熱一般采用氧-乙炔火焰對(duì)焊接部位及其周圍進(jìn)行相應(yīng)的 加熱處理，加熱的溫度一般在二百度左右，焊接前進(jìn)行預(yù)熱處理的原因是，一方面預(yù)熱可以有效的清除殘留在金屬表面的油污和相關(guān)的非金屬雜質(zhì)，確保無關(guān)物質(zhì)在高溫預(yù)熱下消失殆盡。另一方面是預(yù)熱能夠確保局部地區(qū)溫度均勻，降低熱應(yīng)力的分布狀況，從而達(dá)到有效降低裂紋再次產(chǎn)生的可能性。在進(jìn)行預(yù)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(yīng)力的發(fā)生出現(xiàn)新的裂紋。

（四）焊接操作應(yīng)該注意的相關(guān)事項(xiàng)

在進(jìn)行坡度焊接時(shí)，可以采用多層多道的焊接方法，焊接的時(shí)間不能太慢，同時(shí)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(jìn)行一層過渡焊接層處理。同時(shí)在焊接過程中還需嚴(yán)格的控制焊接溫度，確保溫度控制在一百度以內(nèi)。控制相應(yīng)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(shí)要保證每一根焊條焊接結(jié)束完畢之后，進(jìn)行焊條清渣工作，錘擊焊縫。同時(shí)對(duì)焊縫的錘擊也要做到規(guī)范科學(xué)，確保錘擊過程中盡量釋放焊接的殘余應(yīng)力，避免后期因應(yīng)力的存在出現(xiàn)新的裂紋。

五、結(jié)束語(yǔ)

上所述的相關(guān)問題，機(jī)組在運(yùn)行過程中，通過一次開杠大修的機(jī)會(huì)，對(duì)氣缸前期相關(guān)的焊接部分進(jìn)行認(rèn)真的觀察分析，所得到的結(jié)果是沒有出現(xiàn)新的裂紋擴(kuò)展的情況發(fā)生，焊接效果依然完好如初，這也再次檢驗(yàn)了以上修復(fù)氣缸裂縫的焊接方法是完全行之有效的。

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作者簡(jiǎn)介：宋傳偉（1987.01-），男，遼寧莊河人，畢業(yè)于沈陽(yáng)理工大學(xué)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(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，研究方向：發(fā)電低壓缸加工。