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高压调节阀的焊接性能分析及修复方案

时间:2019-05-28 18:20:37

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高压调节阀的焊接性能分析及修复方案

2008-06-02 09:06:00

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湛江发电厂2号汽轮机的1号高压调节阀开启失灵,严重影响机组安全稳定运行。对阀门进行解体检查,发现高压调速汽门阀座下沉10mm,导致阀碟导向凸肩脱离导向槽,无法对蒸汽进行正常调节。鉴于机组临修时间短,阀座下沉

湛江发电厂2号汽轮机的1号高压调节阀开启失灵,严重影响机组安全稳定运行。对阀门进行解体检查,发现高压调速汽门阀座下沉10mm,导致阀碟导向凸肩脱离导向槽,无法对蒸汽进行正常调节。鉴于机组临修时间短,阀座下沉现场很难恢复,决定采用堆焊处理,增加导向凸肩的高度,达到恢复高压主汽调节阀原有的使用功能。

    1高压主汽调节阀修复方案

    1.1阀碟导向凸肩工作机理2号机组为东方汽轮机厂制造的(N300-16.7/537/537-3型)汽轮机,它的高压主汽调节阀是由1个主汽阀和2个调节阀组成,高压调节阀是用于调节高压缸的进汽量。机组运行时,油动机作为机械提升装置,使阀碟导向凸肩沿导向槽上下移动,控制调节阀碟的开度。机组运行时,调节阀的高温蒸汽为16.7MPa,537℃,导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力作用。1号高压调节阀的阀碟与阀座配合直径为170mm,其阀碟的结构如图1所示,导向凸肩尺寸为55mm×30mm×10mm(高×宽×厚)。阀碟材料采用20Cr3MoWVA合金钢,为了提高阀碟耐汽蚀的性能,其表面进行过高温渗氮处理。

    1.2堆焊材料和焊接设备的选择根据调节阀的工作条件,阀碟导向凸肩既要保证有足够高温强度,又要满足一定的耐磨性。鉴于机组抢修,无法采购到较佳匹配材料,参照堆焊材料的选用原则以及对各堆焊材料力学性能的分析,选用与母材材质相近的TIG-R34(12Cr2MoWVTIB,Φ2.5mm)焊丝。焊接设备采用LincolnV300-1及氩弧焊接配套工具;温度监控使用美国MX2红外线测温仪。

    2焊接性能分析

    根据碳当量公式计算,材料20Cr3MoWVA的主要特点是含碳及合金元素较多,焊接时焊缝及热处理区容易出现淬硬组织,当焊件刚性及接头应力较大时,容易产生冷裂纹。经过渗氮处理的阀碟,其表面硬度高达HV900,焊接时极易产生裂纹。

    3堆焊工艺

    3.1工艺路线焊前打磨清洗-预热-堆焊-焊后热处理-焊后车削。

    3.2焊前准备首先用角向砂轮打磨彻底清理去除堆焊部位20mm范围内的渗氮层,打磨深度应大于0.4mm,测量打磨部位的硬度值,并保证施焊区域达到HB185~321的要求。按JB4730-94检测标准,检查打磨后的导向凸肩表面质量不得有裂纹、夹渣等缺陷,达到Ⅰ级标准为合格。然后治疗成人癫痫的注意事项用丙酮清洗阀碟焊接部位及其周围50mm范围内,保证无水、油等;用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑等脏物。

    3.3焊接工艺及患有癫痫病会影响视力不参数采用氧乙炔火焰加热的方法进行焊前预热,预热温度为350~400℃,用测温仪测量预热温度。阀碟焊接部位露出,其它部位用石棉布包覆,避免电弧烧伤。工艺参数I=80~90A,氩气流量8~10L/min,直流正接,电压范围10~15V,焊接速度30~45mm/min,每道摆动宽度≤10mm,每层堆焊厚度≤4mm。预热温度达到后开始焊接,层间温度控制在300~400℃,焊接过程中不允许产生任何缺陷,重点检查引、收弧处,发现缺陷立即用角向磨光机去除。为保证加工余量,按图堆焊尺寸,外径增加5mm,内径减少5mm,堆高13mm。一边堆焊完成后再堆焊另一边。焊接完成后,用硅酸铝耐火棉包覆缓冷,焊接部位冷到100~150℃,立即进行焊后局部热处理。热处理采用火焰加热至640~660℃,保温30min,用测温仪监测,升温速度和冷却速度均<300℃/h,冷却至300℃以下可不控制,冷却时用硅酸铝纤维毯包覆缓冷。

    4焊后检验

    按照工艺路线完成阀碟的堆焊和机械加工后,经渗透探伤和超声波探伤检查,焊缝没有裂纹、夹渣、气孔等缺陷质量,堆焊质量达到JB4730-94标准Ⅰ级的要求;在加工表面进行硬度测试,其平均硬度值为HB241,与原母材的硬度值相近,满足工件的使用性能。

    5结论

    2号机组1号高压主汽调节阀焊接修复并运行近1年后,在机组大修时解体检查,堆焊的阀碟凸肩经5616h运行未发现任何问题。可见用TIG-R34氩弧焊丝堆焊20Cr3MoWVA材料采用预热350~400℃,焊后640~650℃,保温30min处理的焊接工艺是合理可行的。它不但解决了高压主汽调节阀正常对蒸汽进行调节,还节省了上万元资金。

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