主汽门进汽腔裂纹处理措施

主汽门进汽腔裂纹处理措施
摘要：通过对主汽门进汽腔焊缝裂纹进行分析，认为蒸汽的冲击力是形成裂
纹的主要原因，铸造应力及运行中的温差应力导致裂纹进一步扩展，制定了裂纹
挖除工艺，采用异质焊材冷焊法进行焊补。

关键词：主汽门；裂纹；处理措施
1 概况
2021年9月，某电厂3号660MW机组检修过程中，发现左侧高压主汽阀、#4
高压调节汽阀进汽腔底部阀座与阀体连接焊缝发生开裂，裂纹沿焊缝中部或熔合线，基本上形成整圈分布，如图1。

图1 裂纹分布
经检查，3号机组右侧主汽阀、调速汽阀也存在类似问题。

该主汽阀和调速
汽阀共用一个阀体，阀座与阀体之间为过盈配合，焊缝主要起连接、密封作用。

阀体材质为10315AP，阀座材质为12Cr2Mo，设计参数25.4MPa /566℃。

2 原因分析
本次开裂的焊缝主要起连接、密封作用，承载能力有限。

分析认为蒸汽的冲
击力是形成裂纹的主要原因，铸造应力及运行中的温差应力导致裂纹进一步扩展。

停机时及开机运行前的阀门实验时蒸汽对阀座造成较大的冲击，进汽腔底部承受
阀座的冲击力，而“坑底”为应力集中最大处，当阀体和阀座之间的过盈配合因
为各种原因出现失效情况时，焊缝将承担阀门关闭时阀碟造成的冲击和振动，现
有焊缝根本无法满足强度要求。

裂纹存在进一步扩展的可能，如不处理会有使整个阀门报废的危险。

讨论决
定对裂纹进行挖补处理，由于现场不便进行焊后热处理，本次裂纹处理采用异质
焊材冷焊法。

3 裂纹挖除
3.1裂纹清除前，使用φ3mm～φ8mm钻头钻止裂孔，阻止裂纹扩展，止裂孔
打在裂纹尖端前不小于5mm，止裂孔深度为钻头直径的3～5倍。

3.2沿裂纹走向，用角向磨光机并配合圆磨头挖除裂纹。

裂纹挖除后用磨光
机修磨坡口，坡口尺寸要求如图2所示。

坡口表面应平滑，形状不应有急剧变化。

在保证裂纹挖净的前提下，尽量减小开槽的尺寸。

α≥15°，R≥5mm，H≤50mm，L≥0.5H
图2 坡口形状及尺寸示意图
3.3打磨清除坡口外15mm范围内油污、锈迹等，直至露出金属光泽。

3.4对打磨区域和坡口表面进行渗透检测，确认裂纹全部清除，坡口处不得
存在微裂纹、夹杂等缺陷。

4 焊接工艺
4.1采用焊条电弧焊方法进行焊接修复。

焊条牌号为ENiCrFe-3，Φ2.5mm，
焊材应有厂家质量合格证书，严格按照使用说明书进行烘干，使用时装入
80℃~110℃焊条保温筒中带入现场，随用随取。

保存期限超过一年的焊条不宜使用。

4.2施焊前焊工必须在相应材质和位置的试件上做模拟练习，熟悉小规范焊
接手法，试焊件经检测合格后方可正式施焊。

4.3采用热敷冷焊工艺方法，先在预热温度下焊接过渡层，然后在室温下进
行填充焊接。

4.4焊前用氧-乙炔中性焰对焊接区及其周围100mm范围进行预热，预热温度150℃~200℃，用红外测温仪检测坡口底部的温度。

加热时焰心离基材10mm以上，火焰不要停留，加热要均匀。

4.5过渡层的焊接。

待坡口底部温度达到预热温度后，先沿整个坡口表面焊
接过渡层。

电流75～100A。

采用短弧、连续焊，后焊焊道压先焊焊道的1/3。

过
渡层应将坡口全部覆盖，过渡层厚度3~5mm。

在保证熔合良好的前提下，熔深要小，焊条不做摆动。

4.6每条焊道焊完后，要清渣干净，防止夹渣；施焊工程中焊工要严格自检，检查无缺陷后再进行下条焊道的焊接；若发现焊道中间产生热裂纹，应用马蹄凿
铲除补平。

4.7冷至室温后对过渡层清渣进行宏观检查，如发现裂纹，应将裂纹全部清除，重新按上述步骤焊接敷焊层，直至合格后再正式焊接。

4.8过渡层焊完检查合格后进行填充层的焊接，填充层电流65～80A。

焊接
过程中严格控制层间温度不得高于100℃，一般待焊道温度冷至60℃左右时，再
进行下一道焊接。

采用短段间歇的方法施焊，使层间得到冷却。

4.9应尽量采用短弧操作，焊道要窄，尽量凸起，直线运条，不做摆动。

采
用多层多道焊，焊道结束时不要急于熄弧，弧坑要填满，防止急拉熄弧。

4.10除过渡层焊道不锤击外，填充各层在清渣后均需进行锤击，如果使用风镐，风镐风压为0.25MPa～0.45MPa，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。

4.11锤击后清渣，焊工用10倍放大镜进行自检，检查表面缺陷，确认无缺
陷后继续施焊。

焊接过程中，发现问题要及时汇报处理。

4.12盖面焊层以略高于母材为宜，不得过高，焊道应排列紧凑不留沟槽，盖
面焊道不锤击。

4.13盖面层全部完成后，用角向磨光机打磨外侧焊缝表面，使之与母材表面
齐平。

5焊后检验措施
焊后对补焊焊缝进行宏观及表面渗透检测。

用纱布将焊缝与热影响区打磨光滑，进行渗透检测，不允许有裂纹、未熔合及其它超标缺陷存在。

参考文献
[1] 国家能源局.火力发电厂焊接技术规程:DL/T 869-2012 [S].中国电力出
版社,2012.
[2] 国家能源局.焊工技术考核规程:DL/T 679-2012 [S].中国电力出版
社,2012.
[3] 曾小云.汽缸缺陷的冷焊法修复及其变形控制[J].金属加工社,2017（6):54-56.
[4] 吴友良.N40-42型汽轮机汽封座裂纹焊接修复技术应用J].中国机
械,2015,(1):136-137.。