1 概述
1000MW超超臨界塔式鍋爐的主蒸汽出口壓力為27.46MPa，出口蒸汽溫度為605℃；高溫再熱蒸汽出口壓力為5.75MPa，出口再熱蒸汽溫度為603℃。機組運行約5000h后進(jìn)行檢修，在高溫再熱蒸汽出口管道上的四只水壓堵閥（材質(zhì)為C12A）均發(fā)現(xiàn)了長短不一的裂紋。其中一只堵閥有39處裂紋，*長達(dá)60mm。本文對堵閥閥體表面裂紋原因進(jìn)行分析，制定裂紋消除和焊接工藝措施，并實施了異質(zhì)冷補和同質(zhì)熱補的補焊工藝，取得了良好的修復(fù)效果，保證了鍋爐的安全穩(wěn)定運行。
2 裂紋原因
表1 堵閥相關(guān)參數(shù)
堵閥（表1）為鑄鋼件，表面存在鑄造缺陷，在缺陷尖端形成裂紋源，是造成閥體開裂的主要原因。而堵閥制造后沒有經(jīng)過長時間時效處理，由于內(nèi)應(yīng)力的存在，成為造成閥門高溫下運行一段時間后閥體開裂的另一原因。閥體在補焊處開裂是由于補焊應(yīng)力沒有完全消除，造成運行中開裂。
3 缺陷處理
用角磨機打磨裂紋部位，徹底消除裂紋后，將待焊部位修磨成U形坡口，并修磨表面及清除周圍50mm范圍內(nèi)的油和銹等雜質(zhì)，且露出金屬光澤。消除裂紋處進(jìn)行磁粉探傷檢查，確認(rèn)無缺陷后進(jìn)行補焊。不需補焊的部位進(jìn)行圓滑過渡，不允許存在尖角。
4 補焊工藝
深度小于8mm的裂紋不必補焊，打磨圓順即可。深度為8～25mm，采用異質(zhì)冷補焊工藝方案。為了防止熔敷金屬量大，在運行過程中存在組織應(yīng)力過大，造成開裂，深度大于25mm的裂紋采用同質(zhì)熱補焊工藝（表2）。
表2 手工電弧焊焊接工藝規(guī)范
焊前將堿性焊條在300～350℃下烘焙1h。現(xiàn)場焊接時，焊條存放在保溫筒中逐根取用，保溫筒應(yīng)始終接通電源，溫度保持在100～150℃。焊接材料應(yīng)有制造廠的合格證明。
4.1 異質(zhì)冷補焊
閥體采用局部預(yù)熱，預(yù)熱范圍為待補焊部位及周邊100mm內(nèi)。預(yù)熱溫度為100～150℃，采用遠(yuǎn)紅外線測溫儀測溫。閥體預(yù)熱至100～150℃后，首先采用Φ3.2mm焊條打底焊3～5mm一層，打底焊時盡量選用較小的焊接電流，以減少母材稀釋。打底焊完成后立即用石棉布保溫緩冷，至室溫后清渣進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理。然后采用同種鎳基焊條在室溫下進(jìn)行填充及蓋面。為減少變形和應(yīng)力，采用多層多道焊連續(xù)施焊方法，焊條不擺動，每層焊道的單層厚度大致是所用焊條的直徑，后焊道壓先焊道的1/3，焊接速度控制在70～130mm/min。
除打底層不錘擊之外，其余各層在清渣后均需進(jìn)行錘擊，錘擊時先錘擊焊道中部，后錘擊焊道兩側(cè)，錘痕應(yīng)緊湊整齊，避免重復(fù)。每施焊完一層應(yīng)及時清理焊渣，檢查補焊質(zhì)量，若有缺陷要及時打磨清除。在整個焊接過程中，基體金屬溫度不允許高于100℃。嚴(yán)禁在工件表面引弧、試電流。施焊過程中應(yīng)特別注意接頭和收弧的質(zhì)量，收弧時應(yīng)注意填滿弧坑，多層多道焊的接頭應(yīng)錯開。焊后將閥體補焊部位局部加熱至100～150℃，采用保溫棉覆蓋在補焊部位以延緩冷卻速度。
4.2 同質(zhì)熱補焊工藝
采用電加熱法將閥體整體加熱。將閥門從管道上拆卸下來，用保溫棉將閥門進(jìn)出口塞實。加熱帶布置應(yīng)均勻，將閥體、肩部以上部位和焊接短管均用加熱器包扎好，留出補焊部位，外面用一層保溫棉，完全包扎好后，升溫至200-250℃，并保持7～8h，保證閥體內(nèi)壁溫度達(dá)到要求。
閥體預(yù)熱至200～250℃后，首先采用Φ3.2mm焊條打底焊3～5mm一層，清渣進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理。然后進(jìn)行填充及蓋面。為減少變形和應(yīng)力，采用多層多道焊接，焊條不擺動，每層焊道的單層厚度大致是所用焊條的直徑。
每焊完一層應(yīng)及時清理焊渣（不宜重?fù)艉缚p），檢查補焊質(zhì)量，若有缺陷要及時打磨清除，確認(rèn)無夾渣等缺陷后進(jìn)行下一道補焊，直至補焊完成。嚴(yán)禁在工件表面引弧或試電流。施焊過程中應(yīng)特別注意接頭和收弧的質(zhì)量，收弧時應(yīng)注意填滿弧坑，多層多道焊的接頭應(yīng)錯開。
4.3 熱處理
焊后熱處理采用電加熱，加熱帶布置均勻，將閥體、肩部以上部位和焊接短管均用加熱器包扎，保溫棉至少2層以上，保證閥體整體均勻升溫。熱處理時，先將閥體冷卻至80～100℃，保溫1～2h，然后以小于80℃/h的速度升溫至740℃，保溫4h后緩慢冷卻，降溫速度小于80℃/h，300℃以下可不控制溫度。若焊后不能及時進(jìn)行熱處理，需冷至室溫較長時間時，應(yīng)將焊縫升溫至350℃，保溫2h后實施消氫處理。
5 質(zhì)量檢驗
補焊后清除熔渣及飛濺物等雜質(zhì)，打磨補焊金屬表面平整，并平滑過渡到母材。補焊區(qū)不允許存在咬邊、裂紋、未熔合、氣孔、夾渣及低于相鄰母材表面質(zhì)量要求的缺陷。全部補焊后進(jìn)行表面打磨，保持焊縫表面平整光滑，滲透檢查補焊部位，合格。熱補焊處進(jìn)行硬度檢測，硬度值約220HB，符合要求。
6 結(jié)語
鑄鋼件缺陷在線補焊是一項經(jīng)濟、節(jié)能的再制造工程技術(shù)。采用鎳基材料低溫冷焊和同質(zhì)熱補焊的工藝方法，對C12A材料制造的鍋爐高溫再熱水壓堵閥進(jìn)行局部裂紋修復(fù)焊接，效果良好，能夠滿足機組使用要求，進(jìn)而確保了電力設(shè)備安全、可靠和穩(wěn)定的運行。
參考文獻(xiàn)
[1]JB/T3595－2002，電站閥門一般要求〔S〕.
[2]DL/T753－2001汽輪機鑄鋼件補焊技術(shù)導(dǎo)則〔S〕.
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