水轮机叶片裂纹焊接修复
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广 西 电 力
ＧＵＡＮＧＸ Ｉ Ｔ Ｃ Ｐ Ｗ ＥＲ Ｉ Ｅ Ｃ ＲＩ ０
２１ ０ ０年 ４月
Ｖｏ ３ ｌ３ Ｎ Ｏ． ２
水 轮 机 叶 片 裂 纹 焊 接 修 复
Ｗ ｅｄｉ ｐａ ｒｆ ｒＣｒ ｃ ｓｏ ｄ ｏＴｕ ｂｉ ａ ｌ ｎｇＲｅ ｉ ａ ｋ ｆ ｏ Ｈｙ ｒ ｒ ｎｅＢｌ ｄｅ
Ｃ ＝ ＋ １ ＋Ｃ＋ ＋ ） ＋Ｎ＋ ．１ ｍ Ｃ Ｍ ６ （ｒ Ｖ ， （ ｉ ） ５ Ｍｎ ５ Ｃ／
图１ 坡 口形式
收 稿 日期 ：２０ —６ １ ；修 回 日期 ：２ １— ｌ １ ０９ ０ — ５ ０００一 １
２１ ０ ０年 ４月
Ｖｏ ３ ｌ３ Ｎ Ｏ． ２
广 西 电 力
边 美 华
ＢＩ ＡＮ ｉ ｈ ａ Ｍｅ － ｕ （ 广西电力网公 司电力科 学研究院 ，广西 南宁 ５０ ２ ） ３０ ３
摘要 ： 通过对 Ｏ ｒ３ ｉＭ Ｃ ｌＮ５ ｏ钢的焊接性分析 ， 在现场进行焊接 ， 焊后进行无损检测 ， 采用 ＨＳ ６Ｍ 不锈钢焊丝 ， ３７ 预热温度为
３０～３０Ｃ， 接 电 流 ２ ０～２０Ａ， 接 电压 为 ２ ０ ２￣ 焊 ０ ８ 焊 ６～２ ８Ｖ， 接速 度 为 １０ ０ ｍ ｍｎ 后 热 温 度 ５０±２ ￣ 焊 ５ ～２ ０ｍ ／ ｉ， ７ ０Ｃ的焊 接 工 艺 ， 功 成
修复水轮机转 轮叶片。此焊接工艺可满足 Ｏ ｒ３ ｉＭｏ Ｃｌ Ｎ５ 钢焊接 ， 为同类钢材叶片的修复提供 了可借鉴 的经验和工艺参数。
关 键 词 ： Ｃ ｌＮ５ ｏ ； 轮 机 叶 片 ； 接 Ｏ ｒ３ ｉＭ 钢 水 焊
中图分类号： Ｍ７ ３ 文献标志码 ： 文章编号：１７ — ３ ０ ２ １ ）２ ０５ — ２ Ｔ ３． ５ Ｂ ６ ８ ８ （０ ０ ０ — ０ ４ ０ １
碳 ）焊 丝采 用 １ ｍ 的 Ｈ ３ ７ 不锈 钢焊 丝 ， ， ．ｍ ２ Ｓ６ Ｍ 电源
ｐ
４ ００
接 线采 用反极 性接 法 ， 即负极 接在 转轮 上 ， 极 接在 正
焊丝上 。
娟
２ ００
２４ 焊 接工 艺参数 ．
ｆｈ ，
焊 接 电流调 整为 ２０～ ４ 焊接 电压为 ２ ０ ２ ０Ａ， ６～ ２ ８ｖ，焊接 速 度为 １０～２０ｍ ／ ｉ。气 体 流量 为 ５ ０ ｍ ｍｎ １ ～２ ／ｉ。对 所焊 接 的焊缝 采用 分段退 步焊 ， ５ ０Ｌｍｎ 每
Ｃ Ｓ
表 １ ＯＣ ＩＮ５ ｒ ＩＭ０钢 化 学成 分 ３
Ｍｎ Ｃ Ｍｏ Ｎｉ Ｓ
％
Ｐ
≤ ０ ０ ≤ １０ ≤ １０ １５～ ｌ ． １０～１２ ． ．８ ． ． ｌ ． ３５ ． ． ４ ５～６ ５ ≤ ０．３ ≤ ０ ０ ５ ． ０ ．３
７ ｒ ｎ 机 组 额 定 功 率 ３２５ Ｗ。 叶 片 采 用 ５ ／ ， ｍｉ ０ ．Ｍ Ｏ ｒ３ ｉＭｏ 锈钢 ， Ｃ ｌＮ５ 不 最厚 为 ４ ｌ， 薄为 １ ｍ。 ５ｍｎ最 ５ｍ 在 ２０ ０７年 ｌ ２月停 机检 修 中 ，发现 １ 号机 组有 １ 块 叶片崩 掉一块 ， 状为半 椭 圆型 ， 置靠 近下环 根部 形 位 叶片 出水 边 ， 度 为 ８０ｍ 宽度 为 ５０ｍｍ。为保 长 ０ ｍ， ３
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬ ＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
５５
２３ 焊接材 料及 设备 的选择 ．
用石棉 布保 温或 投入 电源 补充 热量 。热处 理工 艺 曲
线 如 图 ４所 示 ：
６ ００
焊接设备采用二氧化碳直流电焊机 ， 使用混合
气 体 保 护 焊 （５％ ９ ９ ８％氩 气 、 ２％ 一５％二 氧 化
证机组 的稳定 运行 ， 必须 对缺 陷进行 处理 。
１ ＯＣｒ Ｎ ５ ｌ ｉＭｏ钢 焊 接 性 分 析 ３
Ｏ ｒ Ｎ５ 钢 属 于 马 氏体 不锈 钢 ， 易产 生焊 Ｃｌ ｉＭｏ ３ 容 接 接 头脆 化 和 冷 裂 纹 。 Ｏ ｒ Ｎ５ Ｃｌ ｉＭｏ钢 在焊 接 过 程 ３
通 过 分 析 Ｏ ｒ Ｎ５ Ｃｌ ｉＭｏ钢 的 焊 接 性 ， 此 钢 ３ ｃ ０１ 当量 。对于不 锈钢 ， Ｃ＜ ． ．７碳 ∞（）Ｏ０ ５％时 ， 热 预 温 度为 １０—１０℃ ； ∞（） ００ ０ ５ 当 Ｃ为 ． ５％ 一０１ ．５％时 ， 预热 温 度为 ２０～ ５ （ ０１ ０ ２ ０ｃ ｃ ． Ｃ； ５％时 ， 热温 度 预
根据 叶片厚度 ，采 用双 面开坡 口的手工 电弧 焊 进行 焊接 。 叶片 正反面 均采用 多层 多道焊 。 考虑 到背
面不 易施 焊 ，打 磨坡 口为 双 面不对 称 ｘ型坡 口 ， 如
图 １ 所示 。
２ 焊 接 工 艺 设Hale Waihona Puke ２１预热 温度 的选 择 ．
国际焊 接学会 ｆ 推 荐公式 Ⅲ Ｉ Ｉ 如下 ：
广 西岩 滩水 电 厂总装 机 容量 １ １ ， 有 ４ ０ＭＷ 共 ２ 台机组 ， 轮机 型 号 为 Ｈ Ａ ８ 一 Ｊ ８ ０ 水 Ｌ ２ ６ Ｌ 一 ０ 。最大 水头 ６ ． ｍ， 定水 头 ５ ． １， 小水 头 ３ ， 定 转速 ８５ 额 ９ Ｉ最 ４Ｔ ７Ｉ 额 ｎ
为 ３ ｏ一５ ０ ０℃ 。 因此 ，采 用履 带 式 电加 热 器 进 行
３ ０～３ ０℃的预热 。 ０ ２
２２ 焊接坡 口的制备 ．
中， 由于导热性较差， 具有较大的过热倾 向。尤其是 冷却速 度慢 时 ， 晶粒容 易长 大粗化 ， 其 热影 响 区 中产 生粗 大 的铁 素体 和晶 间碳 化物 组织 ， 使塑 韧性 降低 ， 在冷却 时将会 引起 脆化 ， 如果有 氢 的作用 ， 更加 促进 产生冷裂纹。 结构厚度和拘束度越大 ， 焊接时淬硬倾 向和冷 裂 纹 倾 向也 就 越 大 。Ｏ ｒ Ｎ５ 钢 化 学 成 Ｃｌ ｉＭｏ ３ 分 、 学性能 如下 表 １表 ２所示 ： 力 、
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２１ ０ ０年 ４月
Ｖｏ ３ ｌ３ Ｎ Ｏ． ２
水 轮 机 叶 片 裂 纹 焊 接 修 复
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Ｃ ＝ ＋ １ ＋Ｃ＋ ＋ ） ＋Ｎ＋ ．１ ｍ Ｃ Ｍ ６ （ｒ Ｖ ， （ ｉ ） ５ Ｍｎ ５ Ｃ／
图１ 坡 口形式
收 稿 日期 ：２０ —６ １ ；修 回 日期 ：２ １— ｌ １ ０９ ０ — ５ ０００一 １
２１ ０ ０年 ４月
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广 西 电 力
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ＢＩ ＡＮ ｉ ｈ ａ Ｍｅ － ｕ （ 广西电力网公 司电力科 学研究院 ，广西 南宁 ５０ ２ ） ３０ ３
摘要 ： 通过对 Ｏ ｒ３ ｉＭ Ｃ ｌＮ５ ｏ钢的焊接性分析 ， 在现场进行焊接 ， 焊后进行无损检测 ， 采用 ＨＳ ６Ｍ 不锈钢焊丝 ， ３７ 预热温度为
３０～３０Ｃ， 接 电 流 ２ ０～２０Ａ， 接 电压 为 ２ ０ ２￣ 焊 ０ ８ 焊 ６～２ ８Ｖ， 接速 度 为 １０ ０ ｍ ｍｎ 后 热 温 度 ５０±２ ￣ 焊 ５ ～２ ０ｍ ／ ｉ， ７ ０Ｃ的焊 接 工 艺 ， 功 成
修复水轮机转 轮叶片。此焊接工艺可满足 Ｏ ｒ３ ｉＭｏ Ｃｌ Ｎ５ 钢焊接 ， 为同类钢材叶片的修复提供 了可借鉴 的经验和工艺参数。
关 键 词 ： Ｃ ｌＮ５ ｏ ； 轮 机 叶 片 ； 接 Ｏ ｒ３ ｉＭ 钢 水 焊
中图分类号： Ｍ７ ３ 文献标志码 ： 文章编号：１７ — ３ ０ ２ １ ）２ ０５ — ２ Ｔ ３． ５ Ｂ ６ ８ ８ （０ ０ ０ — ０ ４ ０ １
碳 ）焊 丝采 用 １ ｍ 的 Ｈ ３ ７ 不锈 钢焊 丝 ， ， ．ｍ ２ Ｓ６ Ｍ 电源
ｐ
４ ００
接 线采 用反极 性接 法 ， 即负极 接在 转轮 上 ， 极 接在 正
焊丝上 。
娟
２ ００
２４ 焊 接工 艺参数 ．
ｆｈ ，
焊 接 电流调 整为 ２０～ ４ 焊接 电压为 ２ ０ ２ ０Ａ， ６～ ２ ８ｖ，焊接 速 度为 １０～２０ｍ ／ ｉ。气 体 流量 为 ５ ０ ｍ ｍｎ １ ～２ ／ｉ。对 所焊 接 的焊缝 采用 分段退 步焊 ， ５ ０Ｌｍｎ 每
Ｃ Ｓ
表 １ ＯＣ ＩＮ５ ｒ ＩＭ０钢 化 学成 分 ３
Ｍｎ Ｃ Ｍｏ Ｎｉ Ｓ
％
Ｐ
≤ ０ ０ ≤ １０ ≤ １０ １５～ ｌ ． １０～１２ ． ．８ ． ． ｌ ． ３５ ． ． ４ ５～６ ５ ≤ ０．３ ≤ ０ ０ ５ ． ０ ．３
７ ｒ ｎ 机 组 额 定 功 率 ３２５ Ｗ。 叶 片 采 用 ５ ／ ， ｍｉ ０ ．Ｍ Ｏ ｒ３ ｉＭｏ 锈钢 ， Ｃ ｌＮ５ 不 最厚 为 ４ ｌ， 薄为 １ ｍ。 ５ｍｎ最 ５ｍ 在 ２０ ０７年 ｌ ２月停 机检 修 中 ，发现 １ 号机 组有 １ 块 叶片崩 掉一块 ， 状为半 椭 圆型 ， 置靠 近下环 根部 形 位 叶片 出水 边 ， 度 为 ８０ｍ 宽度 为 ５０ｍｍ。为保 长 ０ ｍ， ３
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬ ＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
５５
２３ 焊接材 料及 设备 的选择 ．
用石棉 布保 温或 投入 电源 补充 热量 。热处 理工 艺 曲
线 如 图 ４所 示 ：
６ ００
焊接设备采用二氧化碳直流电焊机 ， 使用混合
气 体 保 护 焊 （５％ ９ ９ ８％氩 气 、 ２％ 一５％二 氧 化
证机组 的稳定 运行 ， 必须 对缺 陷进行 处理 。
１ ＯＣｒ Ｎ ５ ｌ ｉＭｏ钢 焊 接 性 分 析 ３
Ｏ ｒ Ｎ５ 钢 属 于 马 氏体 不锈 钢 ， 易产 生焊 Ｃｌ ｉＭｏ ３ 容 接 接 头脆 化 和 冷 裂 纹 。 Ｏ ｒ Ｎ５ Ｃｌ ｉＭｏ钢 在焊 接 过 程 ３
通 过 分 析 Ｏ ｒ Ｎ５ Ｃｌ ｉＭｏ钢 的 焊 接 性 ， 此 钢 ３ ｃ ０１ 当量 。对于不 锈钢 ， Ｃ＜ ． ．７碳 ∞（）Ｏ０ ５％时 ， 热 预 温 度为 １０—１０℃ ； ∞（） ００ ０ ５ 当 Ｃ为 ． ５％ 一０１ ．５％时 ， 预热 温 度为 ２０～ ５ （ ０１ ０ ２ ０ｃ ｃ ． Ｃ； ５％时 ， 热温 度 预
根据 叶片厚度 ，采 用双 面开坡 口的手工 电弧 焊 进行 焊接 。 叶片 正反面 均采用 多层 多道焊 。 考虑 到背
面不 易施 焊 ，打 磨坡 口为 双 面不对 称 ｘ型坡 口 ， 如
图 １ 所示 。
２ 焊 接 工 艺 设Hale Waihona Puke ２１预热 温度 的选 择 ．
国际焊 接学会 ｆ 推 荐公式 Ⅲ Ｉ Ｉ 如下 ：
广 西岩 滩水 电 厂总装 机 容量 １ １ ， 有 ４ ０ＭＷ 共 ２ 台机组 ， 轮机 型 号 为 Ｈ Ａ ８ 一 Ｊ ８ ０ 水 Ｌ ２ ６ Ｌ 一 ０ 。最大 水头 ６ ． ｍ， 定水 头 ５ ． １， 小水 头 ３ ， 定 转速 ８５ 额 ９ Ｉ最 ４Ｔ ７Ｉ 额 ｎ
为 ３ ｏ一５ ０ ０℃ 。 因此 ，采 用履 带 式 电加 热 器 进 行
３ ０～３ ０℃的预热 。 ０ ２
２２ 焊接坡 口的制备 ．
中， 由于导热性较差， 具有较大的过热倾 向。尤其是 冷却速 度慢 时 ， 晶粒容 易长 大粗化 ， 其 热影 响 区 中产 生粗 大 的铁 素体 和晶 间碳 化物 组织 ， 使塑 韧性 降低 ， 在冷却 时将会 引起 脆化 ， 如果有 氢 的作用 ， 更加 促进 产生冷裂纹。 结构厚度和拘束度越大 ， 焊接时淬硬倾 向和冷 裂 纹 倾 向也 就 越 大 。Ｏ ｒ Ｎ５ 钢 化 学 成 Ｃｌ ｉＭｏ ３ 分 、 学性能 如下 表 １表 ２所示 ： 力 、