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[摘 要]结合我国四个典型水电厂机组水轮机转轮叶片补焊修复实例,探析水轮机转轮叶片裂纹的处理方法和工艺设计,总结水轮机转轮叶片补焊修复中常见的问题和处理经验。
[关键词]水轮机 叶片 补焊修复
中图分类号:TK730.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)12-0057-01
研究发现,目前采取补焊修复的方法是各电厂解决裂纹问题的主要措施。但各处电站的运行工况不一样,机组型号不一致,水轮机叶片材质也不同,致使其叶片出现的裂纹现象各有各的特点,为此各电站根据自己的实际情况,制定了不同的裂纹补焊修复工艺。
(一)青铜峡水电厂
青铜峡水电厂利用哈尔滨焊接研究所研制的J507 钼钒焊条对材质为ZG20SiMn 钢的叶片进行补焊处理。该焊料因为大幅度地降低Si 含量,适当的控制了Mn 含量,从而大大提高了焊条的抗裂性,同时通过加入少量的Mo、V,保证了强度,细化了晶粒。在工艺方面,母材焊前需预热100℃,选用焊接电流为150~170A 的手工电弧焊,每焊接完一层焊缝,需用风铲进行敲击,连续施焊直至填满坡口。焊后为了防止气蚀,表面用OK67-15 焊条进行堆焊处理。该焊接工艺因综合考虑了尽量减小变形,所以焊后叶片变形方面不存在质疑。
(二)三门峡水电厂
三门峡水电厂也有过针对ZG20SiMn 钢叶片进行补焊的经历,它采用的则是焊前预热温度约为150℃的冷焊方式。同样是利用手工电弧焊,选用的焊料则是两种不同规格的M831A 三相焊条,θ3.2mm 对应的焊料焊接电流为70~100A,θ4mm 对应的焊接电流为120-150A.虽然由于冷补焊具有工艺简单、生产周期短、焊缝的塑形较好等优点而避免了铸件受到大的热作用,从而减小了被焊件的应力和变形,但其补焊后的金属强度低于母材,近缝区的冷却速度也较大,那么就不可避免地在焊缝区产生淬硬组织,从而影响焊接接头的质量。i通过采取焊后对焊缝立即进行锤击,且恒温保温6 小时,然后缓冷,可有效改善此问题。
(三)岩滩发电公司
岩滩发电公司针对他们材质为0Cr13Ni5Mo 钢的叶片掉块现象,利用二氧化碳直流电焊机进行了混合气体保护焊修补工作。混合气体为95%~98%氩气加上5%~2%二氧化碳,选用的焊丝为1.2mm 的HS367M 不锈钢焊丝,焊接电流为200~280A,气体流量调节为15~20L/min。焊前,在坡口周围预热110~130℃;施焊时,每焊完一道焊缝,马上用半球形铲头进行锤击;焊后,进行热处理,首先是整体退火,当温度达到570℃±20℃时开始恒温,恒温时间根据叶片厚度而定,按每20mm 厚要求恒温1 小时计算,恒温足够后开始降温处理,降温速度不宜过快,一般不大150℃/h 。该修复工作为防止样板在焊接过程中受热变形,影响叶片形线,除了在制定焊接工艺时充分考虑这个问题之外,还特意做了两项额外工作:一是在焊前制备“U”形样板,并将其固定到叶片上,二是焊后利用砂轮机对焊口进行打磨。
(四)水牛家水电站
水牛家水电站位于四川省涪江上游最大一级支流火溪河上,是火溪河流域梯级电站的龙头电站,检修时发现不同程度的贯穿性裂纹,为此制定了补焊修复工艺。该电站机组转轮叶片材料为ZG06Cr13Ni5Mo 不锈钢,根据焊料选择原则,选择了抗热裂纹性能好、机械性强的AWS E309L 不锈钢焊条。采用正反两面补焊,反面作为主要修复面,先是用θ3.2mm 的焊条打底,焊接电流为80~120A,焊后保持100~150℃温度2h,打磨后再用θ4.0mm 的焊条进行施焊,焊接电流为90~150A,补焊完成后再保温2h,温度控制在100~150℃。正面直接采用θ3.2mm 的焊条进行盖面焊接,焊后保温2h,温度为100~150℃。
目前电站焊补修复转轮叶片的方式大多为手工电弧焊,但氩弧焊的使用也被逐渐推广,如天生桥一级水电站。其叶片材质为ASTMA240(相当ZG0Cr13Ni4Mo),焊料选用JS-316L 不锈钢焊条。焊前,焊条预热至300℃,预热时间至少2h,以备使用。母材预热至120~150℃。施焊主要分三步走,第一步用θ2.5mm 的焊条进行氩弧焊打底,第二步改用θ3.2mm、θ4.0mm 不锈钢焊条进行堆焊,焊后打磨,第三步再用θ2.5mm 焊条进行氩弧焊盖面。每一步施焊过程后,均要焊后保温2h,温度控制在120~150℃。
参考文献
[1] 高梅英,陈胜武.三门峡电站水轮机叶片裂纹的分析及处理[J].华中电力.2011(04)
[2]高梅英,陈胜武.三门峡电站水轮机叶片裂纹的分析及处理[J].华中电力.2011(04)
作者简介:
张荣富,男,1986,江西萬载人,助理工程师,硕士,研究方向:焊接成型。
[关键词]水轮机 叶片 补焊修复
中图分类号:TK730.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)12-0057-01
研究发现,目前采取补焊修复的方法是各电厂解决裂纹问题的主要措施。但各处电站的运行工况不一样,机组型号不一致,水轮机叶片材质也不同,致使其叶片出现的裂纹现象各有各的特点,为此各电站根据自己的实际情况,制定了不同的裂纹补焊修复工艺。
(一)青铜峡水电厂
青铜峡水电厂利用哈尔滨焊接研究所研制的J507 钼钒焊条对材质为ZG20SiMn 钢的叶片进行补焊处理。该焊料因为大幅度地降低Si 含量,适当的控制了Mn 含量,从而大大提高了焊条的抗裂性,同时通过加入少量的Mo、V,保证了强度,细化了晶粒。在工艺方面,母材焊前需预热100℃,选用焊接电流为150~170A 的手工电弧焊,每焊接完一层焊缝,需用风铲进行敲击,连续施焊直至填满坡口。焊后为了防止气蚀,表面用OK67-15 焊条进行堆焊处理。该焊接工艺因综合考虑了尽量减小变形,所以焊后叶片变形方面不存在质疑。
(二)三门峡水电厂
三门峡水电厂也有过针对ZG20SiMn 钢叶片进行补焊的经历,它采用的则是焊前预热温度约为150℃的冷焊方式。同样是利用手工电弧焊,选用的焊料则是两种不同规格的M831A 三相焊条,θ3.2mm 对应的焊料焊接电流为70~100A,θ4mm 对应的焊接电流为120-150A.虽然由于冷补焊具有工艺简单、生产周期短、焊缝的塑形较好等优点而避免了铸件受到大的热作用,从而减小了被焊件的应力和变形,但其补焊后的金属强度低于母材,近缝区的冷却速度也较大,那么就不可避免地在焊缝区产生淬硬组织,从而影响焊接接头的质量。i通过采取焊后对焊缝立即进行锤击,且恒温保温6 小时,然后缓冷,可有效改善此问题。
(三)岩滩发电公司
岩滩发电公司针对他们材质为0Cr13Ni5Mo 钢的叶片掉块现象,利用二氧化碳直流电焊机进行了混合气体保护焊修补工作。混合气体为95%~98%氩气加上5%~2%二氧化碳,选用的焊丝为1.2mm 的HS367M 不锈钢焊丝,焊接电流为200~280A,气体流量调节为15~20L/min。焊前,在坡口周围预热110~130℃;施焊时,每焊完一道焊缝,马上用半球形铲头进行锤击;焊后,进行热处理,首先是整体退火,当温度达到570℃±20℃时开始恒温,恒温时间根据叶片厚度而定,按每20mm 厚要求恒温1 小时计算,恒温足够后开始降温处理,降温速度不宜过快,一般不大150℃/h 。该修复工作为防止样板在焊接过程中受热变形,影响叶片形线,除了在制定焊接工艺时充分考虑这个问题之外,还特意做了两项额外工作:一是在焊前制备“U”形样板,并将其固定到叶片上,二是焊后利用砂轮机对焊口进行打磨。
(四)水牛家水电站
水牛家水电站位于四川省涪江上游最大一级支流火溪河上,是火溪河流域梯级电站的龙头电站,检修时发现不同程度的贯穿性裂纹,为此制定了补焊修复工艺。该电站机组转轮叶片材料为ZG06Cr13Ni5Mo 不锈钢,根据焊料选择原则,选择了抗热裂纹性能好、机械性强的AWS E309L 不锈钢焊条。采用正反两面补焊,反面作为主要修复面,先是用θ3.2mm 的焊条打底,焊接电流为80~120A,焊后保持100~150℃温度2h,打磨后再用θ4.0mm 的焊条进行施焊,焊接电流为90~150A,补焊完成后再保温2h,温度控制在100~150℃。正面直接采用θ3.2mm 的焊条进行盖面焊接,焊后保温2h,温度为100~150℃。
目前电站焊补修复转轮叶片的方式大多为手工电弧焊,但氩弧焊的使用也被逐渐推广,如天生桥一级水电站。其叶片材质为ASTMA240(相当ZG0Cr13Ni4Mo),焊料选用JS-316L 不锈钢焊条。焊前,焊条预热至300℃,预热时间至少2h,以备使用。母材预热至120~150℃。施焊主要分三步走,第一步用θ2.5mm 的焊条进行氩弧焊打底,第二步改用θ3.2mm、θ4.0mm 不锈钢焊条进行堆焊,焊后打磨,第三步再用θ2.5mm 焊条进行氩弧焊盖面。每一步施焊过程后,均要焊后保温2h,温度控制在120~150℃。
参考文献
[1] 高梅英,陈胜武.三门峡电站水轮机叶片裂纹的分析及处理[J].华中电力.2011(04)
[2]高梅英,陈胜武.三门峡电站水轮机叶片裂纹的分析及处理[J].华中电力.2011(04)
作者简介:
张荣富,男,1986,江西萬载人,助理工程师,硕士,研究方向:焊接成型。