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原标题:轮机高压调节阀的堆焊修复方案,汽车弹簧钢板

浏览次数:172 时间:2019-10-22

300MW汽轮机高压调节阀的堆焊修复方案

一,概述

摘 要 介绍了湛江发电厂300MW汽轮机高压调节阀的故障原因和堆焊工艺,分析了焊接过程中出现的技术问题,采取相应的工艺措施,并获得满意的效果。 关键词 高压调节阀 导向凸肩 堆焊 焊接性0 引 言 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{TodayHot}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。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{HotTag}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。参考文献1 俞尚知.焊接工艺人员手册.上海:科学技术出版社,1991

汽车弹簧钢板(automobile leaf springs)常见的材料为:65Mn、60SiMn、60Si2Mn、55SiMnVB、50CrVA、51CrV4等,其经过长期工作后突然断裂,一般属于疲劳损害,主要是材料和热处理的问题,因此焊补断裂的汽车弹簧钢板关键也应从这两方面考虑施焊工艺。总的来说,汽车弹簧钢板断了应更换,特别是进口车,焊补效果差,只有某些特殊情况下进行焊补,而后也应更换,确保行车安全。

二,焊前准备

1,将断钢板清理干净,焊缝周围30~50mm内用手砂轮磨出金属光泽。

2,焊缝坡口制作,在保证焊透的情况下,尽量开小坡角,减小焊接影响区。

3,准备加热设备:①氧-乙炔加热全套工具,为整体加热可制作简易多头焊具;②附近有加热炉的可就近热处理。③红外测温仪。

4,液压千斤顶和特殊固定框架(粗略弹性试验用)。

5,焊机:WS315。

6,焊材:①购置相应材质弹簧钢氩弧焊丝。②利用废旧的螺旋弹簧(同质)作焊丝。③用角磨机切割同类弹簧钢板成细条状作焊丝。

三,施焊操作

1,将断的汽车弹簧钢极安照原来的形状形状装配压紧固定。

2,预热,一般300℃~400℃。

3,采用多层多道焊,电流适中,不宜过大电流,以免烧损添加元素。

4,选用焊丝不能安照等强度原则,应保证材料的化学成份相同,否则焊后热处理焊接接头的强度和弹性达不到使用要求。

5,如果焊后出现变形(没有达到原来的形状),那么要将焊件加热到淬火温度进行矫正(锤击或顶压)。

四,焊后处理

1,正火处理:加热到900~950℃(桔黄色),保温5~10min,空冷。

2,将焊缝表面修磨平整抛光,有孔的加工好。

3,淬火处理:加热到850~900℃(亮樱红色),保温5~10min,然后在30%的机油和70%的柴油混合油中淬火。

4,中温回火处理:加热到480~530℃(灰白色),保温15~20min,水冷。其目的减小脆性,提高汽车弹簧钢板的抗疲劳性能。

5,在整个热处理过程中,氧-乙炔火焰必须是微碳化焰,以防止弹簧钢板脱碳而降低疲劳极限。

6,弹性试验:待焊件热处理完后,完全冷却(能时效更好),简易弹性试验介绍:①将焊好的汽车弹簧钢板放在预先特制的框架上,用千斤顶加载试验。②先将弹簧钢板两端安装在试验架上,一端固定,另一端可动;③在弹簧钢板的下方放一块短的弹簧钢板作衬垫,减少应力集中;④将千斤顶放在框架支撑板上,使千斤顶向上顶,顶至弹簧钢板平直;⑤松开千斤顶,弹簧钢板能恢复至原来的形状,证明弹簧钢板的弹性基本符合要求。

五,其它应急焊接方法

1,气焊,它采用微碳化焰,用同质材料焊接,热处理得当,同样能获得接近氩弧焊的效果。

2,电弧焊,采用较高的预热温度,小的坡角,短弧,直线运条,局部热处理等工艺施焊,焊材选用①J506;②J507;③J706;④J707等。

3,冷焊:常用焊材①WE600;②M303;③A302;④A307等。

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