超临界机组汽轮机高压内缸缸壁裂纹修复研讨.doc

超临界机组汽轮机高压内缸缸壁裂纹修复研讨 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：超临界机组汽轮机高压内缸缸壁裂纹修复研讨 2 1裂纹情况分析 2 2缺陷消除及坡口处理 3 3.1焊材 3 3.2预热 3 3.3焊接 4 3.4热处理 4 3.5无损检查 4 （1）焊后打磨焊缝平整 4 4汽缸变形控制 5 4.1防变形拉筋布置 5 4.2汽缸焊前支撑 5 4.3汽缸最终变形数据 5 结论 6 1)汽缸开裂主因是铸件材质疏松 6 文2：汽轮机高压内缸的制造工艺研究 6 1 加工难点及应对措施 6 1.1 工艺方案的选用 6 1.2 中分面把合孔的加工 7 1.3 定位销孔的加工 7 1.4 大直径螺纹孔的加工 8 1.5 水压试验 8 1.6 T型叶根槽的加工 9 1.7 高压进汽管口的加工 9 2 结语 10 原创性声明（模板） 10 正文 超临界机组汽轮机高压内缸缸壁裂纹修复研讨 文1：超临界机组汽轮机高压内缸缸壁裂纹修复研讨 火力发电汽轮机缸体产生裂纹原因复杂，涉及设计、制造及运行等多方面因素[1]。归纳起来主要有两种情况：一、存在易产生裂纹的薄弱环节，如铸造缺陷疏松、夹渣等；二是应力较大，包括铸造应力、热应力和机械应力等[2]。缸体出现裂纹后，在裂纹两端存在着很大的应力集中，极易扩展，若裂纹得不到及时处理，或处理方法不当，裂纹将急剧扩张，严重影响机组的运行安全[3]。本文以某超临界机组缸体大修期发现的裂纹为例，研究Cr-Mo-V型铸钢件裂纹的补焊工艺。 1裂纹情况分析 该超临界机组始运行于2010年底，设计工作温度566℃，工作压力24.2MPa，2013年首次大修时，在高压内缸下半内壁发现目视可见的9条裂纹，最长裂纹约70mm。 缺陷正对着中压进汽口位置，汽缸在运行过程中，进汽口处的缸壁长时间受高温高压蒸汽冲蚀，缸壁金属的持久塑性会逐渐降低[1]，随持久塑性的降低，铸件应力集中的敏感程度增加，这将促成汽缸裂纹的形成和扩展。在消缺过程中，发现缺陷处母材存在严重的疏松组织，疏松组织是裂纹萌生的起点[4] 此外，缺陷两侧的缸体壁厚分别为146.5mm和112.5mm，且在缺陷背面的缸体外壁处，沿圆周分布着隔热环（轴向70mm，径向300mm），有较强的散热作用。分析认为，缺陷处母材组织疏松是根源，厚度差产生应力集中，再加上隔热环的散热作用，长期存在着较大的温度梯度，由此产生热应力，在热应力、工作压力和蠕变的共同作用下，引起开裂。 2缺陷消除及坡口处理 根据裂纹情况，在焊接修复前，采用机械加工方法将缺陷清除。消缺前，先在裂纹两端打止裂孔，止裂孔距离裂纹两端5mm，裂纹去除后，进行表面PT探伤确认。最终消缺消除干净后，实物上显示两处，尺寸为320mm（长）×130mm（宽）×105mm（深）、300mm（长）×150mm（宽）×145mm（深）。消缺后，对机床消缺产生的棱角打磨圆滑过渡。由于消缺时，发现缸体内部有大量组织疏松，消缺后对坡口表面锤击以夯实母材，表面处于压应力状态。 高压内缸材质为ZG15Cr1Mo1V，属于珠光体耐热钢，其化学成分见表1。根据IIW推荐的碳当量计算公式：进行计算，其碳当量在0.66～0.98之间，焊后易形成淬火组织，导致冷裂纹出现，焊接性较差，因此焊前必须进行预热，焊后及时进行热处理，才能保证焊缝质量。 表1ZG15Cr1Mo1V化学成分（%wt） 3.1焊材 采用手工电弧焊焊接修复，焊材选用大西洋CHH407型，直径Φ3.2mm的焊条，电源极性直流反接。焊条使用前按要求烘焙，然后放入保温桶内保温，随用随取。 3.2预热 焊前使用天然气火焰，将待补焊区及附近100mm范围内局部缓慢加热至200-300℃，保温2-3h。升温速度不超过150℃/h。 3.3焊接 由于缺陷处组织疏松严重，该疏松组织易在焊接应力作用下开裂，为确保一次补焊合格，首先对坡口面全面打底焊接一层，打底同时对机床消缺台阶和棱角进行填充圆滑处理。打底层焊后进行MT检验，确保打底焊缝的质量。 焊接采用多层多道方式，后道焊缝覆盖前道焊缝的1/3-1/2，息弧时稍慢，将弧坑填满，防止弧坑裂纹。焊接时，后一层的焊接方向与前一层相反，控制柱状晶生长方向。同时，为减小焊缝横向收缩，焊道从两侧向中间压道，每侧焊完后立即采用大号风枪锤击焊缝，锤击须充分、均匀，直到焊缝表面呈密集蜂窝状麻点方可停止锤击，进行另一侧焊接。 为降低坡口底部（焊层）与坡口壁夹角处应力集中，此部位焊接时有意填充实现圆滑过渡，过渡圆角不小于R20。由于缸体结构刚性很大，且缺陷较深，每焊