(内蒙古国华准格尔发电有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300)
【摘要】：内蒙古神华国华准格尔发电有限责任公司#4炉堵阀阀体在停机检修时阀体发现裂纹，本文就堵阀阀体裂纹产生的原因进行分析，制定裂纹清除方案，并就现场在线焊接修复工艺进行论述。
【关键词】：堵阀 裂纹 焊接 修复
一、前言
内蒙古国华准格尔发电有限责任公司在4号机组C级检修过程中，对59米A、B侧过热器、再热器堵阀阀体进行检查，发现4个堵阀阀体上不同部位都存在不同程度的多条或单条裂纹，其中一台堵阀有20处裂纹，最长达100mm，最深达37mm。裂纹形态主要有两种，一种为单条裂纹，另一种为龟裂裂纹。过热器、再热器堵阀作为静态水压试验的隔离装置,因其内部承受的介质高温、高压，对裂纹原因进行分析，并制定合理有效的裂纹清除和焊补工艺措施，才能保证机组的安全稳定运行。
二、堵阀概况
1、堵阀用途：用于锅炉水压试验，检验承压部件的严密性及强度。
2、堵阀结构：
三、堵阀阀体裂纹形成的原因
1、铸造缺陷导致裂纹产生
#4炉4个堵阀阀体均为铸钢件，材质为15Cr1Mo1V，这种材质是电力工业中广泛使用的钢种，在500℃-550℃使用具有较高的热强性能。当使用温度大于550℃，其热强性能显著降低。通常主要用于蒸汽参数为510℃的高中压阀门、管道、导汽管等，其显微组织为铁素体加珠光体。
2、材质劣化产生裂纹
15Cr1Mo1V材质铸钢正常状态的显微组织为铁素体加珠光体，在500℃-550℃的温度范围长期运行过程中，15Cr1Mo1V产生珠光体的球化、合金元素在固溶体和碳化物间的再分配和碳化物相结构的改变，15Cr1Mo1V的力学性能、热强性能随着珠光体球化程度使合金元素贫化程度的加大而逐渐降低，以致材质渐趋劣化甚至失效。
四、可焊性分析
从表3可以看出：ZG15Cr1Mo1V系低合金珠光体耐热钢，碳当量为0.6%，焊接淬硬倾向较大，在焊接过程中很容易产生冷裂纹和延迟裂纹，因此可焊接性比较差。
表3 15Cr1Mo1V化学成分
五、裂纹挖补及焊接修复方案
1、裂纹处理及挖补工艺
a 用机械方法将裂纹挖除干净打磨露出金属光泽并形成U型焊接坡口,坡口根部的最小圆角半径为5mm，根部要圆滑过渡不允许存在尖角。
b 用角磨机将施焊部位及其周围50mm范围内的油污杂质清理干净，并打磨出金属光泽。
c 依据GB/T 29462-2012《电站堵阀》、GB/T 16253《承压钢铸件》规程要求：对清除缺陷后凹坑的深度在5—25mm及以上或超过铸件壁厚20%(二者中取较小者)；或面积超过65cm2的部位进行补焊；挖补深度低于5mm的部位不需进行补焊，只需打磨圆滑过渡，确保不存在尖角。
d 裂纹清除彻底后，对挖补区域及附近阀体进行渗透检查，确保无裂纹等缺陷后再进行焊补作业。
e 确认裂纹的起止点，沿裂纹走向开坡口。在不影响焊接质量的前提下，坡口越小越好。
2 焊接工艺
a 手工电弧焊焊接工艺，选用镍基焊条Ni317，焊前将焊条在300—350℃烘焙1h，现场焊接时，焊条存放在保温桶内逐根取用，保温桶应始终接通电源，温度保持在100—150℃。焊前对堵阀阀体补焊部位进行火焰加热，用红外测温仪测量加热区域温度控制在100—150℃；
b 焊接电源和极性选择：焊接选择直流焊机，选择反极性接法
c 焊接线能量：选择使用小线能量（即小电流）焊接，选择电流I=90A―100A，焊条直径为3.2㎜。
d 施焊过程：
①焊接过程中要将电弧压住，焊条稍作摆动或不摆动；
②保证填满弧坑和良好的焊接成形；
③每道焊缝焊后立即从焊缝中部向两侧焊缝锤击，使焊道布满麻点，锤痕应紧凑整齐，避免重复；
④分段分层焊接。层间温度控制在100℃以内，每层焊道接口应错开；每施焊完一层及时清理焊渣，检查补焊质量，若有缺陷及时打磨清除。整个焊接过程中，基体金属温度控制在100℃以内，严禁在阀体表面引弧；
⑤待第一层焊完以后，用角向磨光机轻轻将焊缝金磨掉1/3至1/2，然后再焊第二层。这样做是利用第二层焊道的热量对近缝区组织进行一次回火处理，即回火焊道法，将淬硬组织存在的倾向降到最低；
⑥焊后将阀体补焊部位用保温棉包裹，避免焊缝及热影响区冷却过快。每块补焊区域冷却到室温后，对焊接部位进行打磨，保证焊缝与母材圆滑过渡，然后采用着色探伤的方法进行检查，确保焊缝组织、热影响区域及母材无夹渣、裂纹。
八、结论
铸钢件堵阀阀体缺陷在线焊补是一项经济、节能的在线制造工程技术。采用镍基材料低温冷焊的工艺方法，对ZG15Cr1Mo1V材料制造的锅炉过热器、再热器堵阀进行局部裂纹修复焊接，效果良好，工艺成熟，能够满足机组使用要求，进而确保了电力设备安全、可靠和稳定运行。
参考文献:
[1]王洪选.锅炉主蒸汽堵阀焊缝开裂原因分析[J].科技风,2017(8):198-198.
[2]梁建林.水压试验堵阀装配问题分析及结构改进[J].科技与创新,2016(21):134-135.
论文作者:张俊平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/25
标签：裂纹论文; 阀体论文; 珠光体论文; 准格尔论文; 国华论文; 焊条论文; 部位论文; 《电力设备》2018年第5期论文;