锅炉过热蒸汽关断门阀体裂纹焊补工艺

技术领域

本发明涉及锅炉过热蒸汽关断门阀体裂纹焊补工艺，属于焊接工艺技术领域。

背景技术

某电厂#2炉过热蒸汽关断门在锅炉定检中发现阀体表面存在裂纹，其中第一处L=110mm条状裂纹（如图1）；第二、三处为密集裂纹（如图2、图3）；这些缺陷的存在对机组安全运行带来极大威胁，及时对这些裂纹缺陷进行修复，对保障机组安全经济运行具有重要意义。

经现场光谱分析，该阀体材质相当于ZG15Cr2Mo（钢材的主要化学成分如表一），属于2¼铁素体、珠光体热强钢铸钢。具有良好的综合性能和工艺性能、抗腐蚀性和抗高温氧化性。

表一：钢材的主要化学成分性能如下表：

根据国际焊接协会的碳当量公式Ceq=C+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）计算出其Ceq=0.15+0.66=0.81。随着碳当量的增加，钢的焊接性会变差，当碳当量值大于0.4%～0.6%时，冷裂纹的敏感性将增大，需采取合适的焊接工艺以避免裂纹的产生。

常规的焊接方式都选用与母材相近的材质，由于该阀门的厚度较厚为50-100mm以上，若选用与母材相近的材质焊接后需进行热处理，但是该阀门因为受工作环境限制，焊后热处理较为困难，且在热处理过程中容易产生再热裂纹，导致修复失败，因此不适宜采用常规的焊接方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供锅炉过热蒸汽关断门阀体裂纹焊补工艺，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：锅炉过热蒸汽关断门阀体裂纹焊补工艺，包括以下步骤：

一、缺陷清除及坡口制备：首先在裂纹的端部钻止裂孔；采用角磨机打磨清除机械损伤部位金属及裂纹，打磨坡口为圆滑的U型坡口，坡口两端也打磨成圆滑过渡；

二、坡口预热，坡口及其周围150mm范围内加热至100～150℃；

三、打底层焊接：用钨极氩弧焊进行修复，采用连续焊；

四、正式焊接：在室温下进行，采用多层多道焊，对长焊道采用分段焊的方法；

五、锤击：焊后立即进行锤击；

六、打磨焊缝。

优选的，所述步骤二中，坡口预热后采用石棉包裹。

优选的，所述步骤三中，打底层焊完后，立即用石棉布保温缓冷，至室温后用肉眼进行检查，如发现裂纹，重复步骤一至三，将裂纹全部清除后再作正式焊接。

优选的，所述步骤三中，连续焊的过程中，后焊道压先焊焊道的1/3，打底层将坡口面全部覆盖。

优选的，所述步骤四中，在整个焊接过程中，阀体温度≤100℃。

优选的，所述步骤五中，锤击时先锤击焊道中部，后锤击焊道两侧。

优选的，打底层焊接和正式焊接的焊接材料均选用Φ2.0mm ENiCrFe-3焊丝。

优选的，打底层焊接和正式焊接的焊接电流均≤100A。

优选的，焊接完成后对修复区域进行350℃消氢处理，保温1～2小时。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明采用的是电弧冷焊工艺，焊后不需要进行热处理，选用的焊材为Φ2.0mm ENiCrFe-3焊丝，焊材的化学成分与母材有较大的差异，但是力学性能相近，此外，通过控制焊缝成型以及采用锤击的方式消除应力避免产生裂纹；采用本发明修复的某电厂#2炉过热蒸汽关断门在锅炉阀体已经投入使用1年以上未出现任何问题。

附图说明

图1为第一处裂纹的照片；

图2为第二处裂纹的照片；

图3第三处裂纹的照片；

图4为U型坡口示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：

锅炉过热蒸汽关断门阀体裂纹焊补工艺，包括以下步骤：

一、缺陷清除及坡口制备：为了防止裂纹的扩展，首先在裂纹的端部钻止裂孔；采用机械方法（角磨机打磨）清除机械损伤部位金属及裂纹，边打磨边观察，采用渗透探伤检查裂纹，直至裂纹全部消除；最后采用PT渗透探伤确定裂纹全部去除；根据DL/T753-2015《汽轮机铸钢件补焊技术条件》标准要求，打磨坡口为圆滑的U型坡口，这样可使填充金属量少；坡口两端也打磨成圆滑过渡，坡口示意图见图4所示，坡口尺寸为α≥15°，H≤50mm，L≥0.5H，R≥5mm；采用无水酒精或丙酮清洗清理坡口及其附近20mm范围内区域；采用渗透探伤检测坡口及其附近20mm范围内无裂纹等缺陷；

二、坡口预热，采用火焰预热，坡口及其周围150mm范围内温度必须达到100～150℃，采用石棉等保温材料包扎，采用远红外测温仪测温；

三、打底层焊接：用钨极氩弧焊进行修复，焊接材料选用Φ2.0mm ENiCrFe-3焊丝，预先清理干净焊丝表面的油污、铁锈等污物，在保证熔合良好的情况下，选用较小的焊接电流，电流不得大于100A，以减小母材的稀释；焊接时采用连续焊，后焊道压先焊焊道的1/3，打底层应将坡口面全部覆盖；

打底层焊完后，立即用石棉布等保温缓冷，至室温后进行宏观检查，如发现裂纹，重复步骤一至三，将裂纹全部清除后再作正式焊接；

四、正式焊接：正式焊接在室温(大于或等于20℃)下进行，焊接材料选用ENiCrFe-3型焊丝，直径为2mm，预先清理干净焊丝表面的油污、铁锈等污物，焊接电流不得大于100A；在整个焊接过程中，阀体温度不允许高于100℃；采用多层多道焊，对长焊道采用分段焊的方法；收弧时将弧坑填满；

五、锤击：焊后立即进行了锤击；锤击时应先锤击焊道中部，后锤击焊道两侧；锤痕应紧凑整齐，避免重复；

六、消氢：焊后对修复区域进行350℃消氢处理，保温1～2小时；

七、打磨焊缝：用机械方法加工（角磨机打磨）焊缝表面与母材圆滑过渡。

焊接质量检测：焊缝边缘应圆滑过渡到母材，焊接外形尺寸应符合设计要求，不允许低于母材表面；焊缝表面不允许存在裂纹、未熔合、气孔、夹渣、深度>1.0 mm的咬边，并且不应有粗糙的焊波、凹槽、尖角和凹坑等，如果有较深的咬边，必须进行补焊；消氢处理完成24小时后对补焊区域进行修磨、然后进行外观检查、PT或MT检查以及硬度检查；焊缝无损检验及结果的评定按NBT 47013-2015《承压设备无损检测》执行；

焊接缺陷修复根据相关标准，对堵阀阀体挖补区域进行100%外观检查及100%渗透探伤，保证挖补区域焊缝满足标准要求；如检验发现缺陷，应对焊缝重新挖补，同一位置返修次数不应超过2次。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。