輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥的堆焊修復(fù)方案
湛江發(fā)電廠2號(hào)汽輪機(jī)的1號(hào)高壓調(diào)節(jié)閥開啟失靈,，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,。對(duì)閥門進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)速汽門閥座下沉10mm,，導(dǎo)致閥碟導(dǎo)向凸肩脫離導(dǎo)向槽,，無(wú)法對(duì)蒸汽進(jìn)行正常調(diào)節(jié)。鑒于機(jī)組臨修時(shí)間短,，閥座下沉現(xiàn)場(chǎng)很難恢復(fù),，決定采用堆焊處理，增加導(dǎo)向凸肩的高度,，達(dá)到恢復(fù)高壓主汽調(diào)節(jié)閥原有的使用功能,。
1高壓主汽調(diào)節(jié)閥修復(fù)方案
1．1閥碟導(dǎo)向凸肩工作機(jī)理
2號(hào)機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠制造的（N300－16．7／537／537－3型）汽輪機(jī)，它的高壓主汽調(diào)節(jié)閥是由1個(gè)主汽閥和2個(gè)調(diào)節(jié)閥組成,，高壓調(diào)節(jié)閥是用于調(diào)節(jié)高壓缸的進(jìn)汽量,。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，油動(dòng)機(jī)作為機(jī)械提升裝置,，使閥碟導(dǎo)向凸肩沿導(dǎo)向槽上下移動(dòng),，控制調(diào)節(jié)閥碟的開度。機(jī)組運(yùn)行時(shí),，調(diào)節(jié)閥的高溫蒸汽為16．7MPa,，537℃，導(dǎo)向凸肩主要承受熱應(yīng)力和一定的周向剪切應(yīng)力作用,。
1號(hào)高壓調(diào)節(jié)閥的閥碟與閥座配合直徑為170mm,，導(dǎo)向凸肩尺寸為55mm×30mm×10mm（高×寬×厚）。閥碟材料采用20Cr3MoWVA合金鋼,，為了提高閥碟耐汽蝕的性能,，其表面進(jìn)行過(guò)高溫滲氮處理,。
1．2堆焊材料和焊接設(shè)備的選擇
根據(jù)調(diào)節(jié)閥的工作條件，閥碟導(dǎo)向凸肩既要保證有足夠高溫強(qiáng)度,，又要滿足一定的耐磨性,。鑒于機(jī)組搶修，無(wú)法采購(gòu)到佳匹配材料,，參照堆焊材料的選用原則以及對(duì)各堆焊材料力學(xué)性能的分析,，選用與母材材質(zhì)相近的TIG－R34（12Cr2MoWVTIB，Φ2．5mm）焊絲,。焊接設(shè)備采用LincolnV300－1及氬弧焊接配套工具;溫度監(jiān)控使用美國(guó)MX2紅外線測(cè)溫儀,。
2焊接性能分析
根據(jù)碳當(dāng)量公式計(jì)算，材料20Cr3MoWVA的主要特點(diǎn)是含碳及合金元素較多,，焊接時(shí)焊縫及熱處理區(qū)容易出現(xiàn)淬硬組織,，當(dāng)焊件剛性及接頭應(yīng)力較大時(shí)，容易產(chǎn)生冷裂紋,。
經(jīng)過(guò)滲氮處理的閥碟,，其表面硬度高達(dá)HV900，焊接時(shí)極易產(chǎn)生裂紋,。
3堆焊工藝
3．1工藝線
焊前打磨清洗－預(yù)熱－堆焊－焊后熱處理－焊后車削,。
3．2焊前準(zhǔn)備
首先用角向砂輪打磨徹底清理去除堆焊部位20mm范圍內(nèi)的滲氮層，打磨深度應(yīng)大于0．4mm,，測(cè)量打磨部位的硬度值,，并保證施焊區(qū)域達(dá)到HB185～321的要求。按JB4730－94檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),，檢查打磨后的導(dǎo)向凸肩表面質(zhì)量不得有裂紋,、夾渣等缺陷，達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為合格,。
然后用丙酮清洗閥碟焊接部位及其周圍50mm范圍內(nèi),，保證無(wú)水、油等;用砂紙清除氬弧焊絲表面的油污和銹斑等臟物,。
3．3焊接工藝及參數(shù)
采用氧乙炔火焰加熱的方法進(jìn)行焊前預(yù)熱,，預(yù)熱溫度為350～400℃，用測(cè)溫儀測(cè)量預(yù)熱溫度,。閥碟焊接部位露出,，其它部位用石棉布包覆，避免電弧燒傷,。工藝參數(shù)I＝80～90A,，氬氣流量8～10L／min，直流正接,，電壓范圍10～15V,，焊接速度30～45mm／min,，每道擺動(dòng)寬度≤10mm，每層堆焊厚度≤4mm,。預(yù)熱溫度達(dá)到后開始焊接,，層間溫度控制在300～400℃,，焊接過(guò)程中不允許產(chǎn)生任何缺陷,，重點(diǎn)檢查引、收弧處,，發(fā)現(xiàn)缺陷立即用角向磨光機(jī)去除,。為保證加工余量，按圖堆焊尺寸,，外徑增加5mm,，內(nèi)徑減少5mm，堆高13mm,。一邊堆焊完成后再堆焊另一邊,。
焊接完成后，用硅酸鋁耐火棉包覆緩冷,，焊接部位冷到100～150℃,，立即進(jìn)行焊后局部熱處理。熱處理采用火焰加熱至640～660℃,，保溫30min,，用測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)，升溫速度和冷卻速度均＜300℃／h,，冷卻至300℃以下可不控制,，冷卻時(shí)用硅酸鋁纖維毯包覆緩冷。
4焊后檢驗(yàn)
按照工藝?線完成閥碟的堆焊和機(jī)械加工后,，經(jīng)滲透探傷和超聲波探傷檢查,，焊縫沒有裂紋、夾渣,、氣孔等缺陷質(zhì)量,，堆焊質(zhì)量達(dá)到JB4730－94標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)的要求;在加工表面進(jìn)行硬度測(cè)試，其平均硬度值為HB241,，與原母材的硬度值相近,，滿足工件的使用性能。
5結(jié)論
2號(hào)機(jī)組1號(hào)高壓主汽調(diào)節(jié)閥焊接修復(fù)并運(yùn)行近1年后,，在機(jī)組大修時(shí)解體檢查,，堆焊的閥碟凸肩經(jīng)5616h運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)任何問題�,？梢娪肨IG－R34氬弧焊絲堆焊20Cr3MoWVA材料采用預(yù)熱350～400℃,，焊后640～650℃,，保溫30min處理的焊接工藝是合理可行的。它不但解決了高壓主汽調(diào)節(jié)閥正常對(duì)蒸汽進(jìn)行調(diào)節(jié),，還節(jié)省了上萬(wàn)元資金,。
