中高压外缸裂纹修补工艺探讨

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1、高中压外缸裂纹修复工艺探讨摘要：本文对汽轮机高中压缸缸体出现的裂纹及材质ZG15Cr2Mo1的焊接性进行了分析，针对材质、裂纹状态、外缸工作状态，选用适合的焊接材料加以补焊，满足其性能要求。通过制定严格焊接工艺措施，设计合理坡口形式，有效释放了应力，避免了焊接裂纹产生，顺利地完成了修复任务。Abstract:Thecrackswhichwereexistedonsurfaceofthecylinder,componentoftheturbineblock,andtheweldingcharacteristicofthematerialofZG15Cr2Mo1,wa

2、sanalyzedinthisarticle.Theweldingmaterialwasusedforwelding,accordingthematerialcharacteristic,cracksstatus,workstatusofthecylinder,tomeettheperformancerequirements.Therepairtaskwascompletedsuccessfullythroughmakingastrictweldingprocess,thedesigngrooveforms,aneffectivereleaseofstress,a

3、voidingweldcracks.关键词：，高中压外缸;ZG15Cr2Mo1;焊接工艺;裂纹Keywords:Highpressureoutsidethecylinder;ZG15Cr2Mo1;weldingprocess;cracks1．前言在工业生产过程中，按照各个部套在电厂运行时的工作状况我们将其分划为高压部套和低压部套。一般说来，高压缸在工作时承受535°C和130大气压（或以上），目前生产的超临界和超超临界汽轮机甚至达到更高的参数，其工作条件相当恶劣。在运行过程中这些铸钢结构件，往往由于铸件和热处理存在的原始缺陷而导致裂纹，修复比较困难。如何采用正确有

4、效的修复工艺措施，是确保得到理想修复质量的关键。2．裂纹情况2010年9月贵阳某电厂3号机高中压外缸发现裂纹。高中压外缸缸体材质ZG15Cr2Mo1。电厂反映的现场情况为：“B侧高中压外缸上半部检查，发现裂纹（不规整）长约400mm，宽30-40mm，经过打磨，裂纹最深处45mm，A侧高中压外缸上半部检查，发现裂纹（规整）长约300mm，宽5-8mm，经过打磨，裂纹最深处4-5mm。”3．焊接性分析3.1材料化学成分及机械性能根据相关技术手册，查到该高中压缸体材质ZG15Cr2Mo1化学成分及机械性能要求如表1和表2所示。表1ZG15Cr2Mo1化学成分（％）CS

5、iMnSPCrMoNiCu其他£0.18£0.60.4-0.7£0.03£0.032.0－2.750.9-1.2£0.03£０．０３£０．０２５表2ZG15Cr2Mo1机械性能项目σs（N/mm2）σb（N/mm2）δ（%）ψ（%）HB要求值≥275≥485≥20≥35170～2203.2材料焊接性分析根据国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15计算出其碳当量：Ceq（max）=0.18+0.7/6+(2.75+1.2+0)/5+(0.03+0.03)/15=1.12%。从碳当量的计算结果可以看出，

6、是焊接性较好的钢材碳当量(≤0．45％)的2倍多。而且，根据其CCT曲线可知，这种钢具有较大的淬硬倾向，若焊后冷却速度稍高，极易产生冷裂纹。特别是工件厚度超过50mm，焊接区将出现三相应力状态，加之焊缝中氢对裂纹的影响，问题就显得更为严重。1．裂纹修复工艺措施4.1焊接材料的选用按照焊接材料一般选用原则，所选用的焊接材料其熔敷金属的化学成分应与母材相同或接近，强度与母材相当。同时考虑到高中压外缸在工作时承受535°C和130大气压（或以上），工作环境恶劣，裂纹深度大，修补位置板厚较大，产生应力较高，故应选用耐热型、塑性较高的焊条，因此我们选择ENiCrFe-3镍基

7、合金低氢型焊条，该焊条广泛运用于焊接耐热、耐腐蚀要求的镍基合金。表3为ENiCrFe-3焊条熔敷金属化学成份，表4为ENiCrFe-3焊条熔敷金属机械性能，从表4可以看出ENiCrFe-3焊条熔敷金属机械性能与母材ZG15Cr2Mo1相当。表3ENiCrFe-3熔敷金属化学成份（％）NiCrＣFeMnSiCuPS≥5913－17£0.1£10£1£1£0.5£0.015£0.015表4ENiCrFe-3熔敷金属机械性能（常温、退火态）项目σs（N/mm2）σb（N/mm2）延伸率（%）HB最小值240550301954.2焊前准备4.2.1裂纹的去除与坡口的设计裂

8、纹的去除是