300MW汽轮机本体大修要点

a-条形槽横断面；b-条形槽纵断面；c-方形槽横断面；d-原补焊区裂纹开槽长 度
图中 α1=α3=10°～15° α2≮30° R1=R3=5～7mm R2≮5mm 规范的槽和坡口是保证补焊质量的重要条件，切不可轻视。
②热焊 用工频感应加热保持焊接工作始终在300℃的高温下进行。施焊前，用头号火 嘴中性火焰预热槽底母材，然后按连续施焊、锤击焊缝、跟踪回火三个工序不间 断地进行，直至将槽道填平。焊条材质必须与母材适配，焊接电流不宜过大，每 焊完一层都应仔细清理检查焊道表面。 用碱性碳钢焊条在槽道焊缝表面敷焊一层厚度为3～4mm的表面退火层，锤击 焊缝周围，并对焊缝及其两侧热影响区进行跟踪回火。 补焊完后，仍需在300℃左右对焊接区加热4个小时才能切断工频感应电源，然 后在不拆除保温的情况下自然冷却。待补焊区温度降至室温时，用砂轮将退火层 彻底打磨干净，然后用砂布将焊缝及其周围打磨光。 ③冷焊 用头号火嘴将槽道局部预热到150～170℃，然后在槽底及其四周敷焊一层厚度 约5mm的不会淬火的奥氏体铜合金作为过渡层，不破药皮立即保温。待其冷却 至室温后，清理药皮并仔细检查，确认无裂纹后即可进行槽道补焊。 以后的焊接工作都应在室温下进行，母材温度应低于70℃（手可耐受），如温 度过高，可采用间断施焊法。焊缝只需略高于缸体表面，与母材的过渡应当平滑 ，不能有咬边。 补焊工作全部结束，清理完毕后，应对焊缝和补焊区作全面的质量检查，主要 内容有： 外观检查和仪器探测：不允许裂纹、气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷存在。 补焊区及周围金属硬度应低于HB300，其金相组织不应有马氏体和贝氏体。 汽缸不应有明显的残余变形。
(5)结合面法兰喷涂 喷涂是利用专用喷枪喷出的高温气体，将置于其中的金属丝熔化并吹成雾状， 喷涂于经过特殊处理的法兰面凹入部位。这种工艺的特点是汽缸受热量少，不会 发生变形，涂层与法兰面结合紧密且具有一定孔隙度，利于压实密封。 喷涂前，划定的法兰面应清除杂质，油污和氧化层，再进行电火花拉毛处理， 将该处表面拉成粗糙的毛面，以便涂层与法兰母材金属的牢固结合。喷涂后按(3) 所述方法研刮法兰结合面。由于涂层的密度为其材料本身的85～95%，故喷涂面 最终应高于原法兰平面0.03～0.05mm，以便压实后保持结合面的严密性。 喷涂工作有相当的技术难度,故也应由有专门经验的人员进行。 (6)加焊密封带 当间隙面积不大，有较明显的汽流痕迹时，可在与漏汽流垂直的方向用电焊堆 成一条或两条宽约8～10mm的密封带，连接间隙图形的两边，修平后进行研刮. 完工后扣空缸检查应无间隙。此法简单易行，但需慎重行事，以防施得操作不当 产生裂纹。当汽缸材料为合金钢时更应注意采取必要的防范措施。
汽轮机隔板、隔板套 和静叶环、静叶持环 为了适应结构上的需要，冲动式汽轮机在汽缸上装有支承隔板的隔板套，而 反动式汽轮机在汽缸上装的是支承静叶环的静叶持环。 隔板将汽缸内的空间分成许多个小空间，每一个小空间都是一个独立的做 功体，人们将每一个独立的做功体都叫做一级。根据机组蒸汽参数的不 同，其隔板的结构也不尽相同。 冲动式汽轮机的蒸汽只在喷嘴内膨胀做功，故设有隔板和隔板套，隔板装 在隔板套内，隔板上装有喷嘴。 反动式汽轮机的蒸汽不仅在静叶片内膨胀做功，同时在动叶片中也膨胀做 功。静叶片直接组装在汽缸上。 由于大功率汽轮机结构上的限制，因此高压缸多采用内、外缸和平衡鼓式 结构。而庞大的低压缸大多是采用低压外缸、1号低压内缸、2号低压内缸 和静叶环的四层结构，
(7)在间隙部位垫钢丝布或在涂料中加铁粉。 此法仅适用于缸内外压差不大(如中、低压缸)间隙小于0.1mm，且变形面积不大 的结合面漏汽处理。 (8)在发电任务紧,不允许长时间停机等特殊情况下，作为应急措施，可在漏汽段 的结合面上、下汽缸之间施一薄层密封焊 。 (9)汽缸结合面检修验收标准 验收方法:未加结合面涂料时,按冷紧要求紧固1/3螺栓,用塞尺检查。 合格标准: ①高压缸:0.03mm塞尺自内外两侧检查均不得塞入。 ②中压缸:0.05mm塞尺自内外两侧检查,一般不得塞入;个别塞入部分不得超过汽 缸法兰密封宽度的1/3。 ③低压缸:0.05mm塞尺不得塞通;在法兰同一断面处,从内外两侧塞入长度总和不 得超过汽缸法兰宽度的1/3。
按通流部分在汽缸内的布置方式
顺向布置、反向布置和对称分流布置
按汽缸形状
有水平接合面的或无水平接合面的圆筒形、 圆锥形、阶梯圆筒形和球形等等
低压内缸
汽缸
汽缸损伤主要以结合面漏汽和裂纹两种形式出现。 导致汽缸结合面漏汽的原因很多。从根本上讲源于它的变形，法兰螺栓紧 力松弛或预紧力不足，结合面涂料质量不良也会导致漏汽，目前基本用MF-3， 质量还是不错的。小的漏汽通道一旦生成,在高速汽流的冲刷下，通道面积和漏 汽量将逐渐增大。涂料质量问题较易处理，加大法兰螺栓预紧力或更换螺栓则 应慎重行事，经过严格的论证核算和主管批准方能实施。 汽缸是一个几何形状十分复杂的大型部件。铸造汽缸如高，中压缸的变形 可因铸件人工时效不足，铸造应力在运行中逐渐释放而发生，也可因其支承负 荷不均匀或进、抽汽管道的作用等外力因素引起。焊接汽缸如低压缸刚性较差 ，更容易变形。对于低压转子的轴承座落在排汽缸上的机组，低压缸变形往往 是引起轴系用振动的重要原因之一。 汽缸的裂纹主要是由其自身的缺陷如微裂纹，气孔、夹渣等，或铸造、焊 接应力未能完全消除，在多次低周循环热应力作用下发生的。如不及时发现处 理，裂纹将随运行时间的增长而扩展，造成严重后果。
汽轮机汽缸
一、汽缸 汽缸的作用
汽缸内装有： 喷嘴室、喷嘴（静叶）、隔板（静叶环）、 隔板套（静叶持环）、汽封等部件。 汽缸外连接有： 进汽、排汽、回热抽汽等管道以及支承座架等。
将汽轮机的通流部分与大气隔开， 以形成蒸汽热能转换为机械能的 封闭汽室。
汽缸的结构形式
根据进汽参数的不同 按汽缸的内部层次 高压缸、中压缸和低压缸 单层缸、双层缸和三层缸
（3）汽缸裂纹的补焊 补焊方法有两种：热焊和冷焊。 热焊需要对汽缸补焊部位进行工频感应加热，施焊、锤击、跟踪回火三道工序 紧凑衔接，完成一层焊缝。冷焊则可连续施焊。热焊工作量大、技术要求高、工 时也较长，但焊接质量好，易于控制，适用于裂纹较深、补焊量大的情况；冷焊 可在常温下进行，工艺简单、工作量小，只要方法正确、操作得当，也可得到满 意效果，适用于裂纹较小的情况。 ①开槽打坡口 不论热焊冷焊，都应先在裂纹处开槽并打出坡口。先在裂纹两端沿其深度方向 钻孔，然后沿裂纹在母材上加工出如图所示的带坡口的槽。
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2、汽缸裂纹的处理 汽缸裂纹多出现在下列部位： 截面积突变处，如调节级汽室内外、抽汽口周围、静叶槽等； 汽缸内外拐角过渡区及机器出厂前的原补焊区； 汽缸的各结合面。 （1）汽缸裂纹的检查和鉴定 首先凭肉眼和放大镜对疑似区进行外观检查。发现裂纹后，将其周围约100毫 米范围的表面打磨光洁，用探伤仪器确定裂纹的边界，再用钻孔法或测深仪确定 裂纹的深度。 对较大或较深的裂纹及出现裂纹的原补焊区，还应进行酸浸和进一步的仪器检 查，以确定裂纹有无扩展，裂纹区内有无气孔、夹渣等隐蔽缺陷。必要时还可采 用金相分析、光谱分析、硬度测量等方法对裂纹及其附近区域、原补焊区、热影 响区作裂纹和母材的性质鉴定。 （2）确定裂纹处理方案 根据检查鉴定结果，对不同的裂纹情况可采用不同的处理方案： 深度小于壁厚五分之一的小裂纹，可以不补焊，但必须在裂纹两端钻比裂纹深 度深3～5mm的止延孔，防止裂纹扩展； 深度小于壁厚三分之一且经缸壁强度核算保证安全的裂纹，也可不补焊，但必 须用砂轮机将裂纹全部打磨干净，并经酸浸检验或仪器探测，确认其完全消除。 打磨出的凹槽两端和底部必须是光洁的圆弧过渡，不留任何应力集中隐患。 汽缸内加强筋和定位键的焊缝裂纹，铸造连接部的裂纹，凡深度大于5mm的 ，必须进行开槽补焊；深度小于5mm的可以不补焊，但必须用砂轮机打磨干净
3、汽缸水平测量和负荷分配 汽缸水平测量是在空缸状态下，用合象水平仪在下缸法兰结合面的特定位置（ 刻有明显的仪器位置标志，每次测量时仪器都应放置在那些标志内）上，测量汽 缸的纵、横向水平值，并与上次大修后同一点的记录比较，以便发现缺陷，消除 陷患。 汽缸负荷分配则是实测汽缸前后左右四个猫爪施加给相应猫爪横销的负荷，或 汽缸施加给猫爪横销/台板的负荷，并根测量值调整猫爪工作垫块的厚度，使汽 缸重量均匀地分配在它的支承上。 负荷分配应按制造厂规定的方式进行，通常有测力计法，猫爪垂弧法和猫爪抬 差法。（后两者实质上是同一种方法。）负荷测量时是空缸还是实缸由制造厂规 定。 负荷分配的值应符合设计要求。一般规定：采用测力计法时，汽缸中心线两侧 对称位置的负荷差应不大于两侧平均负荷的5%；采用猫爪垂弧法时，汽缸中心 线两侧对称位置的垂弧值差不大于0.10mm。
(3)法兰结合面的研刮 先用长平尺或大平板和刮刀对上缸法兰结合面进行研刮，直到该平面符合质量 标准，再以合格的上法兰平面为基准对下缸法兰平面进行研刮。方法简介如下： 在下缸法兰结合面上均匀地涂一层很薄的红丹，扣上缸并小距离来回拖动，让 上下法兰面对研。吊开上缸，根据着色情况修制下法兰面上的高点。当应刮去的 金属厚度>0.2mm时，可先用抛光机或平面打磨机打磨，并用平尺跟踪检查间隙 变化，然后用细油石将打磨过的表面磨光洁，清净表面，再用上缸法兰进行着色 研磨，直到凸点刮平，间隙消失。 研磨质量标准:任取的1cm2平面内有1～2个红丹斑点且无沟痕等损伤即为合格 。 (4)结合面法兰刷镀 刷镀也称涂镀，系应用电镀原理和电焊工艺在法兰面上涂镀一薄层金属。该法 简单易行，质量可靠，适用于面积不大而凹坑较深的平面修理，镀层厚度可在 0.01～1.5mm范围内根据平面变形情况控制。涂镀后的结合面仍需进行研刮，以 修去凸出点，故涂镀层应比原法兰平面高出0.01～0.02mm。后续工序及要求与(3) 所述相同. 刷镀已广泛用于汽缸结合面的修复，但需有专用设备并由专业人员操作才能实 行。
隔 板
隔板套
静叶持环 静叶环
喷嘴、静叶环、静叶持环 喷嘴和静叶环的常见缺陷有下列几种： 汽道的积垢和高温部分的氧化； 静叶损伤，如裂纹、卷边、缺口；焊缝、铸件裂纹，连接松动； 静叶环结合面漏汽；静叶环变形；静叶环中心变动，等等。 这些缺陷，大多可通过检修消除或改善。但当汽机发生过动静磨擦，静叶环出 汽边整圈磨损严重，或大部分汽叶被严重腐蚀时，就只能更换新喷嘴或静叶环了 。 1、静叶锈垢的清理 常用的方法有以下几种：手工法、喷砂法、化学法、高压水清洗法。 手工法：用钢丝刷、砂布、刮刀等工具去除零件表面的结垢和氧化层。此法简 单易行，但工效较低，常作为其他方法的必要补充。 喷砂法：用压缩空气挟带经过严格筛选的细砂喷扫有锈垢的零件表面，然后用 清洁的压缩空气将残砂吹净。此法工效高、清理较彻底，但如掌握不当（风压、 砂粒直径、喷枪与零件表面距离等），可能损伤静叶。 化学法：用热苛性钠溶液浸煮静叶环，待锈垢层软化后再用清水冲净。此法适 用于前述方法难以去除的二氧化硅垢和高温氧化皮，一般由专业人员实行。 高压水清洗：它是目前广泛使用的一种方法。 锈垢清理的质量标准是：零件表面锈垢完全消失，显露出金属光泽，但无损伤 痕迹。
汽缸结合面漏汽的处理 (1)确定汽缸是否变形及间隙的部位和大小 紧三分之一法兰螺栓检查结合面的严密性。如果间隙分布较均匀，则应优先考 虑螺栓紧力和涂料质量问题。如果间隙只出现在局部，则应标记间隙的部位，吊 开上缸，清净结合面，用长平尺和塞尺或深度尺，在下缸结合面上特别是有标记 的那一段仔细测量，以确定平尺与法兰平面之间隙的形状和大小。用长平尺和塞 尺测量下缸法兰平面可能出现两种情况：一是间隙均匀且成规律性分布，如沿轴 向两端小中间大(反映下缸静垂弧)，则可肯定结合面间隙是由上缸的变形造成的 ；二是确实存在局部凸凹，此时应作好间隙的图形和尺寸记录。在前种情况下， 只需处理上缸法兰平面的变形。无论一二种情况，都应将上缸翻转清净，作与下 缸同样的测量和记录。 (2)确定法兰平面变形的处理方法 对上述测量记录进行分析.对于变形大因而间隙面隙大的汽缸,应进行结合面研 刮； 对于局部变形或凹坑较深的法兰平面,一般采用先刷镀或喷涂,然后研刮的办法 处理。