1000MW汽轮机主汽阀阀座堆焊工艺

    目前国内生产汽轮机厂家所生产的1000MW型汽轮机机组的主汽阀一直依靠东芝公司供货。但随着1000MW机组的市场需求不断增加，将主汽阀进行国产化生产的需求就显得尤为迫切。由于机组运行中，主汽调节阀受高速气流的冲刷和振动作用，容易造成高压主汽调节阀的阀座部位造成损坏，影响机组安全。设计要求在高压主汽调节阀的阀座部位堆焊镍基过渡层与面层司太立合金以增加其耐冲刷及抗振动能力，提高主汽调节阀的使用寿命，保证机组的安全运行。

    超超临界百万机组汽轮机主汽阀工况恶劣、技术要求高，而且基体金属焊接性差，焊接工艺复杂，给堆焊带来很大困难。经过焊接试验研究，采用埋弧焊与气体保护电弧焊（MAG）进行镍基与司太立合金堆焊的方法，解决了堆焊中的技术问题，保证了高压主汽调节阀堆焊生产顺利进行。

    2 材料

    超超临界空冷1000MW机组主汽调节阀材料为ZG1Cr10MoWVNbN,化学成分如表1所示。

表1 ZG1Cr10MoWVNbN的化学成分     /% 

    对于ZG1Cr10MoWVNbN钢的焊接，焊前预热是防止裂纹产生的有效措施，确定恰当的预热温度和保持层间温度，焊后需要及时热处理。因此，如此复杂的工艺给堆焊带来困难，必须通过试验摸索出焊接工艺。

    根据高压主汽调节阀的工作条件，堆焊金属材料选用过渡层ERNiCr-3与面层Stellite6合金。化学成分如表2、表3所示。

表2 ERNiCr-3焊丝化学成分     /%

表3 Stellite6硬质合金焊丝化学成分     /%

    对于1000MW超超临界百万机组主汽调节阀材料，ZG1Cr10MoWVNbN是一种高合金马氏体钢，由于其高合金含量和较高碳当量，焊接时存在冷裂纹、接头脆化等问题，焊接性较差。

    3 堆焊方法的选择

    通过对主汽调节阀整体外购产品的了解，根据我公司实际情况和具备的条件，我们认为可以采用埋弧焊与气体保护电弧焊（MAG）对主汽调节阀进行堆焊。焊接过程中，要严格控制冷却速度和焊缝扩散氢含量，因此，焊接中必须采取有效的预热措施以防止裂纹的产生。焊后热处理是防止延迟裂纹和改善性能的重要措施。结合资料分析和试验结果拟定了ZG1Cr10MoWVNbN钢焊接工艺。

    4 焊接工艺制定

    （1）镍基合金堆焊工艺：焊材选用ERNiCr-3、准2焊丝，焊剂选用Sj14，焊接采用埋弧焊，小规范进行焊接。焊前加热至100℃～150℃，焊接过程中层间温度不得高于150℃。焊接工艺参数：焊接电流240～280A，电压28～32V。焊后立即整体进炉热处理：温度740℃±10℃，保温6h。加工后进行着色检查（标准按B/Z93.313-03），探伤出现焊接缺陷，必须用旋转锉清除焊接缺陷，用ERNiCr-3焊丝氩弧焊补焊，然后修磨，保证无缺陷后再进行STELLOY6焊丝的堆焊。

    （2）司太立合金堆焊工艺：焊材选用STELLOY6、准1.2焊丝，焊接采用气体保护电弧焊(MAG)，小规范进行焊接。焊前加热至350℃～400℃，焊接过程中层间温度不得低于350℃。焊接工艺参数：焊接电流200～220A，电压25～29V，氩气流量20～25L/min。焊后立即整体进炉热处理：温度650℃±10℃，保温6h。加工后进行着色检查（标准按B/Z93.313-03）。

    5 结论

    通过对堆焊的设备结构到焊材的选择以及对两种合金特性的大量试验，制备了详细的焊接工艺。试验件成批加工后进行着色检查，堆焊表面无任何焊接缺陷，证明堆焊工艺的可行性。目前，通过此种方法已经成功完成了2台百万主汽调节阀的堆焊加工，效果良好，为今后进一步研究打下了基础，创造了条件。