关键词：汽轮机转子，末级叶片，司太利合金片，钎焊
电站汽轮机内饱和蒸汽蒸汽膨胀做功，穿过饱和线后，会有水滴凝结析出使水蒸气湿度增加，造成末级叶片发生水滴侵蚀。发生水蚀最严重的地方是叶片的进气口侧，为了防止叶片水蚀，电站汽轮机在叶片进气口侧安装司太利合金。但随着汽轮机运行时间的增加或者颗粒固体的冲击会造成司太利合金片磨损减薄或者结构损伤，存在防护能力不足情况，进而需要对司太利合金片进行更换。对于司太利合金片更换来讲，更换质量及工艺要求是关键。本文结合达赉湖热电公司#1机组低压缸末级叶片司太利合金片的更换为样例，对司太利合金片的更换工艺进行阐述。
一、更换前工作量确定及更换工作准备
达赉湖热电有限公司在2019年检修期间检查发现1号汽轮机低压转子末级叶片司太利合金片有5片存在不同程度的损伤。结合检查，计划对5片叶片司太利合金片进行更换，#1机组汽轮末级叶片材质为05Cr17Ni4Cu4Nb（与美国的17-4PH沉淀硬化不锈钢相对应），叶片顶部为司太立6合金，计划采用钎焊司太立合金片的工艺对损伤的硬质合金进行更换，叶片形状为变截面设计，型线复杂，为保证更换前后基本不改变叶片的气动特性（热力特性）、振动特性，更换中要求精确控制焊接热输入量，防止叶片变形，同期保证叶片的强度和气动特性达到设计要求。
查找收集达赉湖热电有限公司1号汽轮机的制造厂家、运行工况、运行时间等技术资料；对1号汽轮机低压转子动叶片的相关材质、司太立合金片损坏部位、损坏原因以及损坏程度进行现场勘查、分析。做好人员及材料准备，焊接技术负责人应由取得中级以上职称的焊接技术人员担任，且必须在现场指导焊接工作。
结合现场实际叶片尺寸，定制与现场尺寸一致司太利合金片，司太立合金牌号为司太立6。焊前合金片表面打磨抛光后进行扭曲成形，用手工扭曲司太利合金片，使其符合进汽边的形状，司太利合金片的扭曲型线应与叶片型线重合，扭曲时采用试凑法，多次试凑直到合金片的长度方向和宽度方向与叶片严密贴合，扭曲和装配均在冷态下进行。使其形状符合叶片型线并与叶片金属间贴合，间隙小于0.1mm。根据司太利合金片钎焊工艺，选用强度高，熔点低的银钎料。钎剂制成粉末并调制成膏状。
二、修复工艺选择及实施
对计划更换司太利合金片的叶片，进行外观检查，划定更换区域，并拍照记录。为保证叶片修复后的型线，本项目在检验结束后、焊接修复实施前，选取线型完好的叶片进行型线记录，作为后续叶片型线恢复的依据。
原司太利合金片去除、清理：采用火焰加热的方法将硬质合金去除，并对钎焊区进行清理。
叶片钎焊凹槽加工：叶片钎焊凹槽加工要求精度高难度大。为保证叶片凹槽加工质量，使用专用工具机械加工方式加工出凹槽，使凹槽平整，减少高低差，保证叶片钎焊凹槽的表面不平度和尺寸与合金片吻合。
（3）叶片钎焊凹槽检测：采用渗透检测的方法，对叶片钎焊凹槽部位进行检测，确认叶片钎焊凹槽附近母材10~15mm无裂纹缺陷等，检验合格后方可进行后续焊接工作。
（4）叶片、司太利合金片清洗：工件表面情况是影响叶片和司太利合金片之间的钎焊质量的最大隐患之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为叶片和司太利合金片在加工过程中，表面存在大量的油污、锈迹等杂质，一些有机物在随后的钎焊过程中不能去除，钎焊过程中就会以气泡的形式导致焊缝孔隙率增高，结合强度下降，所以钎焊前应使用丙酮对工件进行严格清洗，直至表面清洁无异物。
（5）钎焊实施：使用叶片和司太利合金片钎焊专用工装、夹具，使使合金片在长度方向和宽度方向与叶片金属间贴合，夹具上的压爪在整个合金片上施一定的均匀压力不但能够固定、压紧合金片，保证所要求的间隙，而且能够在钎焊时使熔化的钎料从合金片四周挤出，得到均匀的焊缝。专用夹具的压脚压住防蚀片、银焊片与叶片，并保持洁净，不被灰尘污染。夹具的压脚在防蚀片上合理配置，压力垂直施加在接触面上，一些压在司太利合金片表面的平面处，一些压在接近圆弧处，另一些压在接近后缘处。防止防蚀片翘曲和串位，保证防蚀片在叶片凹槽中的正确位置并使二者紧密贴合。
钎焊前在叶片焊接部位、钎料两面和合金片钎焊面分别涂钎剂,装配在叶片进汽边后叶片焊接区域再涂钎剂保护。本项目使用高频感应钎焊对司太利合金片和叶片进行焊接。钎焊过程中注意叶片和合金片的颜色变化和钎料漫流状态，当钎料在合金片四周达到良好漫流状态时停止加热。钎焊中防止叶片过热和局部集中加热引起叶片变形。整个过程应连续，分段进行。加热过程中叶片的温度不超过700℃,且加热至680℃以上时的停留时间不得超过30s ,避免叶片过热,防止翘曲变形（具体加热温度还参考现场叶片基体材料类型、硬度状态最终确定）。当沿防蚀片整个边缘同时流出银钎焊熔剂时说明加热均匀，温度用红外测温仪进行测量。
三、焊接更换后线型修复及质量检验
?线型修复
钎焊结束冷却后，对司太利合金片和叶片钎焊区域进行抛磨，使合金片和叶片之间圆滑过渡，并去除多余的钎料。因汽轮机叶片形状多为变截面设计，型线复杂，为保证更换前后基本不改变叶片的气动特性（热力特性）、振动特性，更换后应该根据修前叶片型线记录进行叶片型线的修复：
粗磨。采用气动修磨工具对堆焊部位进行粗磨，磨出叶片大致型线；
细磨。采用专用修磨工具，用旋转锉细磨堆焊区域，使叶片型线接近与原始状态；
精磨。采用专用修磨工具，用细砂轮精磨堆焊区域，并不断测量叶片型线进行修正，直至完全恢复叶片型线。
抛光。采用抛光头对叶片修磨部位进行抛光处理，消除叶片表面划痕。
钎焊后自检
司太利合金片更换完成后应及时清理焊缝表面的飞溅，对于超标的外观缺陷进行打磨或修复，补焊工艺与正式焊接工艺相同，焊工自检合格后，可通知检测技术人员进行外观检验。
钎焊接质量检验
（1）按标准NB/T 47013-2015，对补焊区域进行表面渗透探伤，若发现超标缺陷，消缺处理后应按工艺要求进行返修；
（2）按DL/T 884-2004标准要求，对补焊区域进行硬度测试和现场金相组织检验（如果现场叶片结构致使无法进行现场硬度和金相检验工作，则需采用与叶片修复一致的工艺制备同步检验试块，在实验室进行显微硬度和金相组织检验）。
?质量标准
焊接质量应符合DL/T 869、DL/T 1325、DL/T 438、NB/T 47013等相关标准要求，工程质量保证更换部位在机组正常工况下3年内不出现因焊接出现的开裂、脱落等缺陷。
参考文献：
[1]刘玉珍，林业祎.司太利合金的性能及应用[J]机械工程材料.16（6）
论文作者: 于龙, 张升田,侯建华
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 21期
论文发表时间:2020/4/9
标签：叶片论文; 合金论文; 钎焊论文; 汽轮机论文; 凹槽论文; 工艺论文; 表面论文; 《当代电力文化》2019年 21期论文;