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汽轮机高压调节阀的堆焊修复方案

摘要:介绍了湛江发电厂300 MW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10 mm,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16.7 MPa,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170 mm,其阀碟的结构如图1所示,导向凸肩尺寸为55 mm×30 mm×10 mm(高×宽×厚)。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,无法采购到最佳匹配材料,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,Φ2.5 mm)焊丝。焊接设备采用
Lincoln V300-1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。

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