神东电力上湾热电厂再热热段水压堵阀补焊修复

高春峰

（神东电力上湾热电厂，内蒙古 伊金霍洛旗 1017200）

1 概述

上湾热电厂#1锅炉为DG520/13.7-Ⅱ1型循环流化床锅炉是东方锅炉（集团）生产，2010年5月投产。水压试验堵阀是由华夏阀门有限公司生产ZG15Cr1Mo1V堵阀。2012年6月机组A修时无损检测发现阀体底部外壁存在一处长约110mm裂纹阀体内壁底部位置存在一处长约60mm裂纹。运行参数，温度:540℃。压力:2.41Mpa

#1机组水压试验堵阀

阀体底部外壁裂纹

阀体底部内壁裂纹

2 阀体产生裂纹的原因分析

铸钢阀门由于其成本的经济性和设计的灵活性,受到广泛运用。但是由于铸造工艺受到铸件尺寸、壁厚、气候、原材料和施工操作的种种制约,铸件会出现砂眼、气孔、裂纹、缩松、缩孔和夹杂物等各种铸造缺陷,尤以砂型铸造的合金钢铸件为更多因为钢中合金元素越多钢液的流动性越差,铸造缺陷就更易产生。因此缺陷判别和制订合理、经济、实用及可靠的补焊工艺来确保补焊后的阀门符合质量要求已成为阀门冷热加工共同关注的问题。

3 裂纹的处理及焊接修复技术措施

裂纹发现后，鉴于裂纹成因，考虑该设备华夏阀门有限公司生产设计制造，发传真索要处理方案，其处理方案如下:

3.1 焊前消缺

采用电动砂轮消除缺陷，将贯穿性裂纹缺陷处打磨深度至60MM，裂纹根部留母材3MM左右（注意不要将母材打穿），打磨后，为补焊准备的坡口应呈U型，且坡口根部应平滑过渡，不允许有尖角存在。同时，将打磨后的坡口边缘20MM内的母材打磨露出金属光泽，并去除水、油、锈等杂质，保证补焊部位清洁干燥。

对消缺后的坡口部位做MT检查，确认除贯穿性裂纹以外的其他部位无缺陷显示后方允许进行补焊。

3.2 补焊工艺

预热:（1）阀体缺陷部位采用电加热（履带式加热器）方式进行预热；（2）在待补焊坡口两侧分别布置一块10KW加热片，从坡口两侧算起，加热宽度大于等于260MM；（3）用硅酸铝纤维棉覆盖在加热器上；（4）采用远红外测温仪测量待补坡口各部位预热温度，预热温度为250℃～350℃.

3.3 焊材使用

（1）焊接材料应有制造厂商的质量合格证；（2）焊条应先经过350℃烘干1h后使用；（3）现场施焊时，焊条应放至在80℃～120℃.的保温桶内逐根取用，并使保温桶始终接通电源；（4）焊接材料及规范。

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3.4 施焊

（1）采用Φ3.2MM打底焊。多层多道焊的单层厚度不大于所用焊条直径加2MM，单道焊摆动宽度不大于所用焊条直径的5倍。在进行第一层施焊时，使用施焊电流规范上限值，达到消除缺陷的目的；（2）施焊完成第一层后，应及时清渣，并目视检查，无缺陷后进行次层施焊。沿厚度方向20MM以内全部采用Φ3.2MM的焊条进行施焊，其余采用Φ4.0MM焊条进行填充，盖面层采用Φ3.2MM焊条进行；（3）每焊完一层应及时清理焊渣，层间温度控制在250℃～350℃之间；（4）严禁在工件表面引弧、试电流；（5）施焊过程中应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应注意填满弧坑，多层多道焊的接头应错开。

3.5 焊后热处理（PWHT）

3.5.1 使用一台温度控制仪进行热处理，输出均需编号且与输出电缆编号对应，温度仪、记录仪、热电偶线均需经校验合格。

3.5.2 加热器的布置。履带式加热器布置于补焊部位两侧各一组，且紧贴阀体表面，加热宽度每侧应大于260MM。加热器功率10KW（每片），规格540mm*415mm；

3.5.3 保温棉布置。加热器上覆盖三层硅酸铝纤维保温棉，厚度约为70mm,保温范围大于加热区范围200mm左右。

3.5.4 热电偶布置。将一个热电偶布置在补焊部位中心处加热器下，用于测量补焊部位在加热过程的温度，热电偶点焊在补焊部位。热处理完成后，将热电偶焊点部位修磨平整；

3.5.5 焊后热处理工艺。300℃以上升温及降温速度≤80℃/h.恒温温度:730±10℃，均温 3.0h,缓冷至300℃以下可拆除保温棉自然冷却。

3.6 焊后检查及注意事项

（1）打磨补焊部位，去除各处熔渣及飞溅物，使焊缝光洁、圆滑，并平滑过渡到母材；（2）对补焊部位进行UT+MT或PT；（3）补焊部位不允许有裂纹、气孔、夹渣、未焊透以及低于临近母材表面质量要求的任何缺陷。

3.7 安全注意事项

（1）必须按照标准《DL612电力工业锅炉压力容器检察规程》中焊工考试部分的要求，经考试合格，并持有合格证，方允许工作。（2）焊工应戴防尘（电焊尘）口罩穿帆布工作服、工作鞋，戴工作帽、手套，上衣不应扎在裤子里，口袋应有遮盖，脚面应有鞋罩，以免焊接时被烫伤。（3）检查焊带有无漏电并且及时包扎好。（4）进行焊接工作时，必须设有防止金属熔渣飞溅、掉落引起火灾的措施以及防止烫伤、触电、等措施。（5）工作结束检查施工现场遗留火种，切断焊接设备电源。（6）施焊前要对施工人员进行技术质量交底。（7）焊接过程中注意工作环境，预防烟气炝人。（8）禁止使用有缺陷的焊接工具和设备。

3.8 焊补堵阀两种焊接方法对比优缺点分析

3.8.1 珠光体耐热钢焊条焊补

优点:处理得当，可得到与母材金属相当的力学性能，且组织稳定。

缺点:采用珠光体耐热钢焊条焊补时，必须预热，焊后进行热处理，这样要因起附加变形焊接时工序复杂，工作条件恶化等。

3.8.2 奥氏体不锈钢焊条焊补

优点:采用奥氏体不锈钢焊条补焊时，由于焊缝金属在焊接热过程中不发生相变，而且本身塑性又好，故焊前可不预热，焊后不作热处理。既简化了工序，又减少了母材焊后的变形和应力。奥氏体的焊缝组织具有极好的抗裂性，同时对氢的溶解度较大，不会因氢的析集而产生裂纹。

缺点:在焊补区附近的母材金属上将因焊补后产生淬硬组织；母材的钢性很大，导致焊后残余应力很大。同时，焊补区属于异种钢接头，容易产生碳扩散，碳扩散的结果，使熔合区珠光体组织由于碳含量降低而变为铁素体组织，并且铁素体晶粒显著长大；增碳层中的碳化物也变得粗大，硬度非常高。使接头蠕变性能降低，在高温下长期使用后，在熔合区发生显微裂纹。

3.9 焊接检验及监督

3.9.1 每焊一层，必须认真检查，用放大镜观察有无裂纹、夹渣、气孔等缺陷，发现问题及时处理。

3.9.2 自检后，对焊缝进行着色探伤。焊后打磨使之圆滑过渡。对焊缝区和热影响区进行表面探伤及用放大镜进行目测检查，表面探伤标准按JB4730，一级合格。门体焊后放置不低于12小时，再检查是否产生延迟裂纹。

3.9.3 焊接过程中应旁站监督及检查工艺的控制及执行情况。

3.9.4 结合机组A、B级检修，加强修后运行监督检查。

[1]DL/T753-2001汽轮机铸钢件补焊技术导则[S].

[2]DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》

[3]DL/T819-2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》

[4]《焊工技术问答》[M].北京:中国电力出版社，2005.张信林 张佩良