米晉斌,王世強(qiáng)

（1太原鋼鐵集團(tuán)有限公司;2山西省電力建設(shè)四公司,山西太原,030012）

1 概述

太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司廠內(nèi)TRT發(fā)電機(jī)組靜葉片磨損嚴(yán)重，影響到機(jī)組運(yùn)行，需要進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。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(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。靜葉承壓缸共有兩級(jí)靜葉，一級(jí)靜葉為可調(diào)式靜葉，控制氣體流量，調(diào)節(jié)機(jī)組參數(shù)；二級(jí)靜葉為固定靜葉，起導(dǎo)流作用，讓氣體沿軸向均勻?qū)ζ啓C(jī)做功。為了能夠保質(zhì)保量按期完成靜葉片的補(bǔ)焊工作，讓機(jī)組盡快投入生產(chǎn)，我們制定了修復(fù)工藝。磨損葉片見圖1和圖2。

圖1 一級(jí)葉片磨損圖

圖2 二級(jí)葉片磨損圖

2 修復(fù)后要達(dá)到的效果

2.1 修復(fù)后的葉片不能斷裂，在運(yùn)行中如果葉片斷裂，會(huì)給高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組造成更大損傷。TRT作為高爐的附屬設(shè)備，對(duì)高爐的生產(chǎn)有著重要的作用，因此TRT的運(yùn)行必須以保證高爐正常運(yùn)行為前提，不允許對(duì)爐況產(chǎn)生不良影響。

2.2 修復(fù)后的葉片強(qiáng)度滿足運(yùn)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(duì)葉片造成腐蝕。

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

3 葉片材質(zhì)性能和修復(fù)難點(diǎn)分析

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

焊接時(shí)需要采取焊前預(yù)熱，控制層間溫度，焊后緩冷等工藝措施。1Cr13Mo化學(xué)成分和性能見表1。

表11 C r 13 Mo化學(xué)成分主性能

本次共有1級(jí)靜葉6片、2級(jí)靜葉22片需要補(bǔ)焊，鋼材的特殊焊接性、嚴(yán)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(fù)難點(diǎn)。

4 焊材選用

1Cr13Mo不銹鋼的焊接工藝應(yīng)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(shí)進(jìn)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(jìn)行熱處理。

我們根據(jù)靜葉片的材質(zhì)（1Cr13Mo）特性、現(xiàn)場(chǎng)條件和二級(jí)靜葉舊焊縫的化學(xué)成分比對(duì)，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(jìn)行熱處理。A107焊條和葉片舊焊縫化學(xué)成分、A107機(jī)械性能見表2。

表2 A 107焊條和葉片舊焊縫化學(xué)成分、A 107機(jī)械性能

5 焊前準(zhǔn)備

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

5.2 焊條必須按說明書要求進(jìn)行300～350℃/1h烘烤，使用時(shí)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(jī)進(jìn)行坡口制備，對(duì)需補(bǔ)焊處進(jìn)行坡口修整。打磨好后做表面著色檢驗(yàn)，防止有表面缺陷存在。

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

5.3.3 對(duì)坡口兩側(cè)15 mm范圍內(nèi)進(jìn)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(jī)：采用松下YD-400AT3焊機(jī)，電流調(diào)節(jié)靈敏、工作穩(wěn)定。

5.5 施工場(chǎng)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(yù)熱

根據(jù)馬氏體不銹鋼的特性，焊前對(duì)焊件進(jìn)行火焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度180～250℃，用測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)定，達(dá)到預(yù)熱溫度后開始焊接。焊前預(yù)熱見圖4.

圖4 焊前火焰預(yù)熱圖

6.4 焊接工藝參數(shù)如下

焊接方法：SMAW

焊條牌號(hào)：E308-15

焊條規(guī)格：Φ3.2

焊接電流：90～110

焊接電壓：30～35

預(yù)熱溫度：180～250℃

層間溫度：180～250℃

焊道厚度：≤4mm

6.5 焊接注意事項(xiàng)

6.5.1 焊接時(shí)由于焊件的坡口不規(guī)則，根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)條，要注意側(cè)壁未熔合的情況，運(yùn)條過程中坡口兩邊都有一定的停留時(shí)間。還要注意焊條應(yīng)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(dòng)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(shí)采用分道焊接。

6.5.3 多層多道焊接時(shí)控制層間溫度不小于預(yù)熱溫度下限180℃。

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

6.5.6 焊接完成后對(duì)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(yàn)

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

8結(jié)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(yù)熱、層間溫度控制、運(yùn)條手法”是工藝控制重點(diǎn)，按照此工藝施工完成的一級(jí)靜葉片6片，二級(jí)靜葉片22片，修補(bǔ)異種鋼角焊縫22條，焊后經(jīng)硬度和著色檢驗(yàn)，全部合格，目前機(jī)組運(yùn)氣正常，證明我們的工藝是正確可行的。完成后焊后檢驗(yàn)如圖6。

圖6 焊后檢驗(yàn)

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