汽轮机叶片的焊接工艺

摘 要：公司#3汽轮机（N30-0.98型单缸冲动凝汽式汽轮机）是北京重型电机厂制造生产，该机组在运行中突然振动大，轴系振动无明显变化。2003年10月停运，并对#3机进行专项检修，检查发现，汽轮机末级叶片振荡、变形，普遍拉金孔因振动被啃痕，有一叶片发生断损，两叶片严重扭曲变形，而且这三处叶片外圈拉筋孔磨损扩大成椭圆状，局部拉筋断裂，其余末级叶片均有不同程度的水蚀等异常现象，严重威胁机组的安全运行。文章主要介绍对汽轮机末级叶片的焊接工艺。

关键词：叶片焊接；节省时间；保证运行；提高效益

1 焊前准备

1.1 检查缺陷

a.第一级隔板上，一静叶片有20×9×2mm的楔形沟痕。b.末级一叶片断裂50～60mm，两个叶片变形>300mm。c.末级叶片的三处外拉筋发生局部变形，部分拉筋孔有1～1.5mm的间隙。d.叶片断裂和严重扭曲部位均发生在外拉筋的接头处。

1.2 缺陷的处理方法：

a.第一级隔板上，一静叶片上发生的楔形沟痕，采用挖补处理的方法。b.采取焊接的方法处理断裂、扭曲的叶片。切断部分包括变形部分，大约是叶片的1/2位置，工艺难点是对口的错口值δ。>10%，角变形θ≤3°。c.末级叶片断的拉筋要更换，向外变形的拉筋可以整形。

2 焊接规范

2.1 材质：2Cr13不锈钢的化学成份（%）

末级叶片的材质为2Cr13马氏体不锈钢，具有较高的韧性，冷变形性质，有较好的耐腐蚀性能和热强性能，特别是其减振性很好。2Cr13的碳含量较高，含Cr量也高达13%，这种钢的可焊性较差，在空气中冷却即能生成马氏体组织，所以焊前必须预热，焊后及时热处理。

2.2 焊接材料：铬202或铬207不锈钢焊条熔敷金属化学成份（%）

采用铬202或铬207不锈钢焊条，可以得到与母材化学成分相近的焊缝金属，焊缝和热影响区的机械性能，耐腐蚀性、减振性都与母材相近，为了尽可能减小残余应力和热影响区，焊接时宜选用小直径焊条（Ф2.0mm）和小焊接电流。

3 焊接设备

ZX7-315逆变电焊机采用直流正接，焊接电流50-55A。

4 坡口的加工要求

坡口开成V型，坡口角度60°～70°，钝边为0.5mm，根部对口间隙不小于1mm，如图：

考虑新旧叶片的配合问题，要对新叶片多余重量从顶部去除，确认新配叶片的重量及坡口尺寸完全符合要求，方可对口施焊，焊接时中间应放入青壳纸，防止加工与焊接时上下叶片损伤。施焊前需进行试焊，施焊的样板要和实际焊接尺寸相符，并对试件进行硬度及着色检验，合格后，方可进行正式施焊。

5焊接工艺

a.焊前需把铬207焊条经300℃左右烘焙1小时。b.叶片预热由操作熟练的气焊工担任，用氧乙炔局部均匀预热300℃左右，预热温度要缓慢上升，预热范围在焊缝二侧30～50mm左右，预热温度控制用红外线测温仪测温控制。c.由Ⅰ类高压合格焊工担任，焊接时现场无外界干扰。d.把末级叶片转在平焊位置进行施焊，焊接时不能在叶片引弧，焊接引弧应在专用的引弧板上引弧，待电弧稳定后再逐渐引入坡口，焊接时焊条不做横向摆动，采用多层多道焊，以连弧焊为宜，收弧时要填满弧坑，以免产生火口裂纹。e.焊接时应注意要熔合良好，避免根部未焊透，层间未熔合，气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。焊缝的加强面应在1mm左右为宜，在焊缝清理过程中发现缺陷应立即修补。若焊缝温度降低在限制温度以下时，需重新加温至300℃左右后方可施焊。焊接工作结束后，将叶片与引弧板的连接焊缝锯开，然后用磨光机和锉刀将叶片修复好。f.焊后用石棉被或超细棉保温，让其缓慢冷却到100℃，紧接着进行焊后热处理。

6 焊后热处理

a.热处理必须是富有经验的气焊工担任加热。焊后热处理温度680℃～720℃。加热范围在焊缝两侧30～50mm，温度上升要缓慢均匀，用红外线测温仪控制温度，温度达到要求后恒温5分钟左右，用石棉被或超细棉进行保温缓慢冷却。b.焊后热处理后要对焊缝进行打磨至平滑过渡，宏观检查不得有咬边、裂纹等缺陷后，进行着色探伤检验。

參考文献

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作者简介：贾治（1971，4-），男，工程师，安徽新源热电有限公司检修公司副总经理，籍贯：安徽省蚌埠市，专业：电厂热能动力工程。