TRT 發(fā)電機靜葉承壓缸葉片修復工藝

米晉斌,王世強

（1太原鋼鐵集團有限公司;2山西省電力建設四公司,山西太原,030012）

1 概述

太原鋼鐵（集團）有限公司廠內(nèi)TRT發(fā)電機組靜葉片磨損嚴重，影響到機組運行，需要進行補焊修復。TRT是利用高爐爐頂煤氣中的壓力能及熱能經(jīng)透平膨脹做功來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。靜葉承壓缸共有兩級靜葉，一級靜葉為可調(diào)式靜葉，控制氣體流量，調(diào)節(jié)機組參數(shù)；二級靜葉為固定靜葉，起導流作用，讓氣體沿軸向均勻?qū)ζ啓C做功。為了能夠保質(zhì)保量按期完成靜葉片的補焊工作，讓機組盡快投入生產(chǎn)，我們制定了修復工藝。磨損葉片見圖1和圖2。

圖1 一級葉片磨損圖

圖2 二級葉片磨損圖

2 修復后要達到的效果

2.1 修復后的葉片不能斷裂，在運行中如果葉片斷裂，會給高速運轉(zhuǎn)的機組造成更大損傷。TRT作為高爐的附屬設備，對高爐的生產(chǎn)有著重要的作用，因此TRT的運行必須以保證高爐正常運行為前提，不允許對爐況產(chǎn)生不良影響。

2.2 修復后的葉片強度滿足運行要求，由于高爐煤氣中有灰塵，葉片易磨損，氣體中含腐蝕性的氯和二氧化硫等物質(zhì)，溶于水后形成酸對葉片造成腐蝕。

2.3 修復后的葉片能滿足運行時間要求，廠內(nèi)在檢修時已經(jīng)對磨損葉片進行了訂貨，所以此次修復后的葉片保證在備件回來之前安全穩(wěn)定運行，不出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3 葉片材質(zhì)性能和修復難點分析

靜葉片的材質(zhì)為1Cr13Mo，為比1Cr13耐蝕性高的高強度馬氏體不銹鋼，由于其塑性和韌性很差，焊接時有強烈的淬硬和冷裂傾向，焊接后殘余應力大，易產(chǎn)生裂紋。

焊接時需要采取焊前預熱，控制層間溫度，焊后緩冷等工藝措施。1Cr13Mo化學成分和性能見表1。

表11 C r 13 Mo化學成分主性能

本次共有1級靜葉6片、2級靜葉22片需要補焊，鋼材的特殊焊接性、嚴格的焊接工藝執(zhí)行、工作量大、工期緊張成為了我們的修復難點。

4 焊材選用

1Cr13Mo不銹鋼的焊接工藝應考慮到材料的物理性能以及耐腐蝕性和抗裂性的要求。焊接材料可選用與母材成分相近的G202、G207電焊條。焊后要及時進行730℃ 回火處理,以提高焊接接頭塑性、韌性及抗腐蝕性能。也可選用奧氏體不銹鋼焊條,如A107、A207焊條,焊后不進行熱處理。

我們根據(jù)靜葉片的材質(zhì)（1Cr13Mo）特性、現(xiàn)場條件和二級靜葉舊焊縫的化學成分比對，選用低氫型奧氏體不銹鋼焊條 A107（E308-15），規(guī)格：Φ3.2，焊后不進行熱處理。A107焊條和葉片舊焊縫化學成分、A107機械性能見表2。

表2 A 107焊條和葉片舊焊縫化學成分、A 107機械性能

5 焊前準備

5.1 焊工資格審查：必須具有相應的資質(zhì)和一定的工作經(jīng)驗。

5.2 焊條必須按說明書要求進行300～350℃/1h烘烤，使用時放入專用的焊條保溫筒內(nèi)，隨用隨取。

5.3 坡口制備

5.3.1 采用砂輪機進行坡口制備，對需補焊處進行坡口修整。打磨好后做表面著色檢驗，防止有表面缺陷存在。

5.3.2 所有打磨修補處要保證圓滑過渡，不能有尖銳溝槽，以免補焊處出現(xiàn)融合不良等缺陷。

5.3.3 對坡口兩側(cè)15 mm范圍內(nèi)進行清理和打磨，無油漆、水分、油脂及鐵銹，并露出金屬光澤。見圖3。

5.4 電焊機：采用松下YD-400AT3焊機，電流調(diào)節(jié)靈敏、工作穩(wěn)定。

5.5 施工場所符合焊接安全環(huán)境要求。

圖3 清理打磨后坡口圖

6 焊接工藝

6.1 焊接方法：焊條電弧焊。

6.2 焊接電源：直流反接。

6.3 焊前預熱

根據(jù)馬氏體不銹鋼的特性，焊前對焊件進行火焰預熱，預熱溫度180～250℃，用測溫儀進行測定，達到預熱溫度后開始焊接。焊前預熱見圖4.

圖4 焊前火焰預熱圖

6.4 焊接工藝參數(shù)如下

焊接方法：SMAW

焊條牌號：E308-15

焊條規(guī)格：Φ3.2

焊接電流：90～110

焊接電壓：30～35

預熱溫度：180～250℃

層間溫度：180～250℃

焊道厚度：≤4mm

6.5 焊接注意事項

6.5.1 焊接時由于焊件的坡口不規(guī)則，根據(jù)實際情況運條，要注意側(cè)壁未熔合的情況，運條過程中坡口兩邊都有一定的停留時間。還要注意焊條應保持短弧操作。

6.5.2 焊接過程中控制焊層厚度不大于4 mm，焊條擺動寬度不大于焊條直徑的2.5倍，焊縫寬度大于焊條直徑2倍時采用分道焊接。

6.5.3 多層多道焊接時控制層間溫度不小于預熱溫度下限180℃。

6.5.4 每層焊接完時應清理焊渣，檢查質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)缺陷應及時剔除重焊，不得用重復熔化的方法消除。6.5.5 焊接時，收弧弧坑要填滿，焊接完成后，表面不能有超標缺陷，否則要及時處理。

6.5.6 焊接完成后對焊縫用硅酸鋁針刺毯包覆，使其緩慢冷卻，見圖5。

圖5 焊后緩冷圖

7 焊后檢驗

焊接完成后對焊縫進行打磨修理，符合要求后進行無損檢驗：硬度檢驗和著色檢驗。如果焊后檢驗合格，在安裝前（焊接完成2天后）再次進行檢驗，防止延遲裂紋出現(xiàn)。

8結論

馬氏體不銹鋼1Cr13Mo的焊接，根據(jù)不同的工藝選擇不同的焊條，在焊接中“焊前預熱、層間溫度控制、運條手法”是工藝控制重點，按照此工藝施工完成的一級靜葉片6片，二級靜葉片22片，修補異種鋼角焊縫22條，焊后經(jīng)硬度和著色檢驗，全部合格，目前機組運氣正常，證明我們的工藝是正確可行的。完成后焊后檢驗如圖6。

圖6 焊后檢驗

【1】張其樞,堵耀庭.不銹鋼焊接[M].北京：機械工業(yè)出版社.2000.3.