汽轮机高压调节阀的修复方案

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汽轮机高压调节汽阀突然关闭的原因分析及处理方法

汽轮机高压调节汽阀突然关闭的原因分析及处理方法

第2期(总第227期) 2021年4月山西电力SHANXI ELECTRIC POWERNo.2(Ser.227)Apr.2021汽轮机高压调节汽阀突然关闭的原因分析及处理方法薛曙光1,魏海姣2,屈尧彳(1.京能集团山西京能呂临发电有限公司,山西吕梁033000;2.北京工业大学,北京100124;3.内蒙古和林发电有限责任公司,内蒙古呼和浩特011517)摘要:介绍了影响汽轮机高压调节汽阀无法开启的主要因素,结合某电厂因节流孔堵塞,造成安全油压无法建立导致的高压调节汽阀无法开启的处理过程,综合分析了各因素导致高压调节汽阀无法开启故障的排除方法,为火电机组汽轮机检修提出了相关指导方法。

关键词:汽轮机;高压调节汽阀;伺服阀;卸荷阀中图分类号:TM621文献标志码:B文章编号:1671-0320(2021)02-0044-030引言高压调节汽阀作为控制汽轮机进汽的关键设备,其启闭和调节过程是通过作用在油动机油缸内的高压抗燃油和弹簧进行调节,控制部件主要由油动机、卸荷阀、伺服阀、节流孔、线性位移传感器、单向阀及其附属设备组成W通过计算机处理后发出的电信号在伺服机构内进行放大,将电信号转化为液压信号,通过伺服阀的二级滑阀放大机构控制油动机高压抗燃油的供油量,从而对高压调节汽阀进行可控调节,起到电网负荷灵活快速的调节功能。

当汽轮机发生故障需要紧急停机时,卸荷阀上腔内的安全油泄掉,高压油经卸荷阀下腔回至压力回油,高压调节汽阀在弹簧力作用下迅速关闭,起到收稿日期:2020-08-03,修回日期:2020-09-15作者介绍:薛曙光(1990),男,山西大同人,2019年毕业于太原理工大学热能与动力工程专业,工程师,从事火电厂设备儈理工作;魏海姣(1987),男,内蒙古赤峰人,北京工业大学动力工程及工程热物理专业博士研究生在读,从事火电厂检修及燃煤机组灵活性运俪节研究工作;屈尧(1990),男,内蒙古巴彦淖尔人,2012年毕业于内蒙古工业大学热能与动力工程专业,工程师,从事火电厂设备管理工作。

汽轮机高压调阀异常关闭分析及处置

汽轮机高压调阀异常关闭分析及处置

汽轮机高压调阀异常关闭分析及处置摘要:汽轮机在运行过程中一个或者多个汽门突然关闭或者部分关闭的运行方式,是一种非正常运行方式。

易造成汽轮机进汽不均,热应力发生变化,同时对负荷产生扰动。

轻者造成机组负荷及蒸汽参数幅波动,严重时造成机组停运事故。

本文通过对汽轮机运行中高压调阀异常关闭事故案例的分析,提出了针对性的处理要点策略,为同类型机组、类似异常处置提供参考和借鉴思路,以确保机组安全稳定运行。

关键词:高压调阀;综合阀位;阀序;超压;LVDT0前言随着我国新能源大规模发展,对火电机组灵活性的需求也将大幅增长,进而导致汽轮机调节汽阀频繁动作,汽轮机调节汽阀尤其高压调节汽阀出现异常越来越频繁,如何在运行中处置而不引起机组事故扩大化提出更高要求。

本文结合实际案例进行分析并对运行方面如何处置进一步探讨。

1设备简述某厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、高中压合缸、凝汽式汽轮机,型号为CLN630-24.2/566/566。

汽轮机通流采用冲动式与反动式联合设计。

新蒸汽从下部进入置于该机两侧两个固定支承的高压主汽调节联合阀,由每侧各两个调节阀流出,经过4根高压导汽管进入高压汽轮机,高压进汽管位于上半两根、下半两根。

再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀,由每侧各两个中压调节阀流出,经过四根中压导汽管由中部进入中压汽轮机中压进汽管位于上半两根、下半两根。

汽轮机采用喷嘴调节方式,共有四组高压缸进汽喷嘴,分归四个高压调阀控制,可以实现单阀或顺序阀控制(汽轮机开阀顺序为先同时开启1、2号高调,然后开启3号,最后开启4号)。

2汽轮机高调阀异常案例分析2.1异常经过及处理:异常(一):(如图1所示)17:08 负荷530MW,“转子位移变化大”,“高调GV3阀位反馈1、2偏差大”报警,发现机组负荷下降至520MW,汽轮机高调阀GV3指令及反馈LVDT1逐渐增大,GV3反馈LVDT2逐渐关小;17:09高调阀GV3指令及反馈LVDT1快速增大至38%,GV3反馈LVDT2逐渐关小至5%后开始开大,高调阀GV4逐渐开始开启,然后GV3指令及反馈LVDT1在31%-66%区间摆动,机组负荷、振动、轴位移、GV4、GV3开度随之摆动,且呈发散趋势;期间负荷在520-570MW之间,1X、1Y轴振在62μm-77μm,56-68μm之间波动。

2023年轮机高压调节阀的堆焊修复方案

2023年轮机高压调节阀的堆焊修复方案

2023年轮机高压调节阀的堆焊修复方案____年轮机高压调节阀的堆焊修复方案引言:随着技术的发展和轮机设备的更新换代,____年的轮机高压调节阀将是一种高性能、高压力、高要求的设备。

然而,随着时间的推移和设备的使用,轮机高压调节阀不可避免地会发生磨损或损坏。

为了保证设备的正常运行和延长设备的使用寿命,堆焊修复技术成为一种非常重要的方法。

本文将详细介绍____年轮机高压调节阀的堆焊修复方案。

一、堆焊修复原理在轮机高压调节阀的堆焊修复中,堆焊材料被加热至熔点以上,与母体金属结合形成一层新的金属层。

这一过程通过堆焊电弧生成的高温熔化金属,堆积在母体金属表面,然后与母体金属混合,形成一个相对密实的连接。

堆焊修复的目的是将损坏部分补充回来,使其恢复到正常的工作状态,同时提高设备的抗磨损能力和耐用性。

二、堆焊修复方案1.准备工作在进行堆焊修复之前,首先需要对轮机高压调节阀进行全面的检查,确定损坏的位置和范围,以便制定合适的堆焊修复方案。

同时,需要对设备进行清洗和预热,确保堆焊材料可以有效地与母体金属结合。

2.选择合适的堆焊材料堆焊材料的选择非常关键,需要根据轮机高压调节阀的材质、工作环境和使用要求来确定。

一般来说,堆焊材料应具有良好的耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性。

同时,堆焊材料的热导率和热膨胀系数应与母体金属相匹配,以避免在温度变化时出现应力或裂纹。

3.堆焊修复过程在进行堆焊修复时,需要注意以下几个步骤:(1)清理损伤处:首先需要将损伤处的杂质和氧化层彻底清除,与堆焊材料的结合有利于母体金属。

(2)预热设备:在进行堆焊修复之前,需要将轮机高压调节阀预热至适当温度,以确保堆焊材料和母体金属的接触良好。

(3)堆焊修复:将堆焊材料均匀地涂敷在损伤处,保持一定的施焊速度和焊接电流,以保证焊层的均匀性和质量。

(4)后续处理:在堆焊修复完成后,需要对焊接处进行后续的热处理和机械加工,以提高焊接接头的强度和稳定性。

4.质量检测和评估在堆焊修复完成后,需要进行质量检测和评估。

汽轮机高压主调阀故障分析及处理

汽轮机高压主调阀故障分析及处理

环球市场理论探讨/-103-汽轮机高压主调阀故障分析及处理乔 鑫 宋婷婷海南核电有限公司摘要:本文介绍了某电厂汽轮发电机机组在调试阶段,汽轮机高压主调阀发生的诸多问题,调试人员从实际问题出发,会同设备厂家多次讨论,针对高压主调阀存在的问题进行原因分析,制定出切实可行的处理方案,最终将问题解决。

关键词:高压调阀;振动;功率 一、引言某电厂汽轮发电机机组设计为单轴、四缸六排汽带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机。

主蒸汽通过主汽阀后分两路进入调节阀,然后经高压导汽管分别从高压缸的上部和下部各两根管道进入高压缸,高压缸排汽从MSR 底部侧面进入位于低压缸两侧MSR,MSR 排汽经再热阀门后进入低压缸对转子做功。

当机组功率升至75%时,发现调阀开度已达到最大,机组无法继续升功率,进行相应处理后机组功率顺利升至100%,并完成了相关试验,但是高压调阀一直存在啸叫,振动剧烈,且多次发生阀杆定位销折断导致阀芯脱落事件。

二、主调阀功能概述1、转速控制;机组挂闸瞬间,主汽阀打开,随着主调阀的逐渐开启,汽机转速升高,直至升至3000rpm,电力行业标准规定主调阀的泄漏量要求必须满足汽轮机转速不得高于1000rpm,以便于机组低转速时进行听音检查,以消除机组可能存在的动静碰磨安全隐患。

2、功率控制。

机组正常运行期间,通过调节调阀开度,控制机组蒸汽流量,从而进行功率调节控制。

3、超速保护。

当汽轮机转速达到103%额定转速即3090rpm 时,OPC 电磁阀动作,此时OPC 油压立刻降低,主调阀油动机卸荷阀开启,主调阀迅速关闭,主调阀本身的快关时间要求在0.20s 以内,而当转速降至额定转速后,OPC 电磁阀复位,OPC 油压建立,此时则需要主调阀快速开启到关闭前的开度,以防止转速过分降低。

三、调试期间主调阀出现的问题1、机组并网后,平稳升功率,当功率平台试验进行到75%时,发现4台调阀开度都已达到49%,DEH 内流量请求已达到97%,机组无法继续升功率。

汽轮机四大阀门问题及检修方案总结

汽轮机四大阀门问题及检修方案总结

上汽、哈汽、东汽30万、60万机组高、中压主汽门、调速汽门出现问题及对应检修方案总结一、高压调速汽门1.1存在问题:高调阀座密封面氧化皮厚,着红丹粉检验出现断线;华能威海电厂#4机组(上汽30万) 阀座密封线右半部断线大唐国际盘山电厂 #2机组(哈汽60万) 阀座密封面氧化严重解决方案:现场阀座密封面精密研磨。

阀座精加工后,表面粗糙度Ra ≤0.8μm ,型面尺寸精度<0.03mm ;红丹粉着色检查,密封线完整、连续均匀、无断线,100%接触,密封面上无凹坑、冲蚀痕迹和其它硬伤,压线宽度≯3mm 。

中电投元宝山电厂现场阀座密封面研磨修复中现场阀座密封面研磨修复后1.2存在问题:高调阀芯密封面氧化皮厚,着红丹粉检验出现断线;预启阀密封面有冲蚀;大唐国际张家口发电厂#5机组(东汽30万)阀芯密封面氧化严重解决方案:返厂数控精密加工阀碟、预启阀阀碟密封面球面;修复后,阀芯、阀杆同轴度、对称度、圆度≤0.03mm,表面粗糙度达到(Ra值)0.4μm数控精密加工阀碟密封面球面返厂阀碟密封面研磨修复后预启阀阀碟密封面研磨修复后预启阀阀座密封面研磨修复后阀杆密封研磨修复后1.3存在问题:高调阀座、阀芯密封面出现沟状冲刷或点状凹坑;国华太仓电厂#8机(上汽60万机组)阀座密封线上12点方向出现凹坑,深度约为1mm中电投白山热电厂#1机(上汽30万机组)阀碟密封面出现压痕(异物落入密封面处) 解决方案:微弧焊接阀座、阀碟密封面缺陷,焊材选用美国进口焊材:Inconel 617(ERNiCrCoMo-1);精密研磨阀座、阀碟密封面;阀碟密封面微弧焊接阀碟密封面研磨修复后1.4存在问题:高调阀座密封面出现大面积冲刷或压痕;大唐国际张家口电厂 #4机(东汽30万机组) 阀座密封面下方出现大面积冲刷,深度达到3mm秦皇岛电厂#3机(上汽30万机组) 阀座密封面左上方1/4处有线,右侧有严重压痕,无密封线解决方案:现场氩弧焊接密封面,焊材选用美国进口焊材:Inconel 617(ERNiCrCoMo-1); 现场镗削粗加工阀座密封面焊接位置;现场精密研磨阀座密封面;阀座密封面精加工后,表面粗糙度Ra0.8μm ,型面尺寸精度<0.03mm ;红丹粉着色检查,密封线应完整、连续均匀、无断线,100%连续接触,密封面上无凹坑、冲蚀痕迹和其它硬伤,压线宽度≯3mm ;阀座密封面焊接加热中阀座密封面整体焊接阀座密封面研磨后二、高压主汽门2.1存在问题:阀芯密封面氧化皮厚、红丹粉检验出现断线;高主阀芯预启阀出现冲刷;高主阀芯卡涩;国电石横电厂#2机(上汽30万机组) 主汽门阀芯密封面氧化严重华电铁岭电厂#2机(哈汽30万机组)高主预启阀出现规则冲刷,判断冲刷原因是汽流从主汽阀芯外部6个均匀分布的小孔进入予启阀腔内造成解决方案:返厂解体高主阀芯,数控加工、精密研磨阀芯密封面、预启阀密封面,去除阀杆氧化皮; 修复后,阀芯、阀杆同轴度、对称度、圆度≤0.03mm ,表面粗糙度达到(Ra 值)0.4μm国电菏泽电厂高压主汽门阀芯研磨后国电菏泽电厂高压主汽门阀芯研磨后国电菏泽电厂高压主汽门预启阀阀芯、弹簧座、衬套修复后2.2存在问题:高主阀座密封面氧皮厚、红丹粉检验出现断线;国电石横电厂#2机(上汽30万机组)主汽门阀座密封线断线解决方案:现场阀座密封面精密研磨;返厂数控加工、精密研磨阀芯密封面若高主密封面出现纵向裂纹,可将裂纹部分打磨掉后,使用微弧焊接修补,然后精密研磨修复;阀座精加工后,表面粗糙度Ra≤0.8μm,型面尺寸精度<0.02mm;红丹粉着色检查,密封线应完整、连续均匀、无断线,100%连续接触,密封面上无凹坑、冲蚀痕迹和其它硬伤,压线宽度≯3mm国电石横电厂(上汽30万机组)高压主汽门现场研磨中中电投元宝山电厂(哈汽60万机组)高压主汽门现场修复后三、中压调速汽门存在问题:中调阀座、阀芯密封面氧皮厚、红丹粉检验出现断线;华能嘉祥电厂#2机(上汽30万机组) 中压调速汽门止动焊道整圈裂纹大唐徐塘电厂#7机(上汽30万机组)中调门阀座密封面氧化层较厚中电投河津电厂#2机(哈汽30万机组)中调门阀芯密封面氧化层较厚解决方案:现场阀座密封面精密研磨;返厂球面数控加工、精密研磨阀芯密封面阀座、阀芯精加工后,表面粗糙度Ra ≤0.8μm ;红丹粉着色检查,密封线应完整、连续均匀、无断线,100%连续接触,密封面上无凹坑、冲蚀痕迹和其它硬伤,压线宽度≯3mm京能岱海电厂#2机(上汽60万机组)中压调速汽门现场研磨中京能岱海电厂#2机(上汽60万机组)中压调速汽门阀芯修复后四、阀杆4.1存在问题:阀杆弯曲度超标;大唐运城电厂#1机组主汽门阀杆弯曲度测量中解决方案:阀杆返厂,精密校直处理阀杆校直后,弯曲度≤0.06mm4.2存在问题:阀杆拉伤华电蒲城电厂#2机组旁路系统阀杆多处拉伤,深度达2mm解决方案:阀杆返厂,确认阀杆材质及硬度,选择相应焊接材料,无渗氮层可直接进行焊接,如阀杆表面有渗氮层,需先进行退氮处理后,进行补焊,补焊半精加工后再进行渗氮处理,精加工阀杆恢复阀杆原设计尺寸,弯曲度≯0.06mm,椭圆度≯0.03mm,表面粗糙度Ra≤0.8μm;补焊后无裂纹、砂眼、夹杂、气孔等焊接缺陷。

汽轮机高、低调节阀行程的调整 精品

汽轮机高、低调节阀行程的调整 精品

低压调节汽阀的2mm间隙调整为避免阀杆受压弯曲,油动机活塞杆与传动机构杠杆连接时必须满足下述要求:油动机活塞在0行程(上死点)位置时,阀梁底面与阀蝶上部脱离且最小间距为2mm,这时刻度指示为0。

该调整的五点操作要领如下:一油动机活塞杆拉到最高点(油动机活塞在0行程〈上死点〉位置)1须认可后,停EH油。

松开黑色抱箍的内六角螺钉。

拧开上,下两处测压螺孔的盖帽,使圆柱形不锈钢套筒拧开时不紧。

滤网松掉。

2拔出定位销,插入铁棒,或借助手动葫芦,使油动机活塞杆拉到最高点,且有哐铛到头的感觉,卷尺测量油动机活塞杆的长度尺寸,作为复测依据。

二调节汽阀降到最底位置(阀蝶与阀座接触)1油动机与杠杆不连接。

铜棒敲击杠杆的连接板,使调节汽阀降到最底位置,确认阀蝶与阀座接触的发闷声音。

倘若声音发脆,那只是阀梁底面与阀蝶上部接触。

须重新调整。

2油动机与杠杆连接。

松开上﹑下方的紧固螺母,拧螺纹套筒(两端内螺纹是反牙,反向动作),使杠杆倾斜且调节汽阀降到最底位置,铜棒敲击杠杆的连接板,确认发闷声音。

百分表指在杠杆,调准百分表零位。

否则重新调整。

三杠杆压实大弹簧,百分表原零位开始顺时针动作。

1拧螺纹套筒,使杠杆由倾斜往下拉紧,逐渐压实大弹簧(杠杆相对水平)。

这一过程,百分表原零位是不会动作的。

2 拧螺纹套筒,杠杆压实大弹簧,百分表原零位开始顺时针(增加读数)动作。

这时阀梁底面开始与阀蝶上部脱离接触。

否则重新调整。

四 2mm间隙调整1拧螺纹套筒,百分表原零位顺时针(增加读数)动作2mm。

这时阀梁提起2 mm (阀梁底面与阀蝶上部脱离且最小间距为2 mm)。

复测长度尺寸。

这时2mm间隙已调整。

否则重新调整。

2 复位检验。

反向拧螺纹套筒,百分表原零位复位。

还须铜棒敲击杠杆的连接板,确认发闷声音。

确认百分表原零位。

否则重新调整。

3拧螺纹套筒,百分表原零位顺时针动作2mm。

复测长度尺寸。

这时2mm间隙已调整确认。

否则重新调整。

五刻度指示为01拼紧紧固螺母,指针对准刻度牌的0位,内六角螺钉固定抱箍。

汽轮机四大阀门问题及检修方案总结

汽轮机四大阀门问题及检修方案总结

汽轮机四大阀门问题及检修方案总结一、引言汽轮机是一种重要的热能转换装置,其稳定运行对于保障工业生产的连续性至关重要。

而阀门作为汽轮机的关键控制设备,承担着调节流体流量和控制系统压力的重要角色。

然而,在长时间运行中,阀门常常面临一系列问题,可能会影响汽轮机的正常运行。

本文将针对汽轮机常见的四大阀门问题,整理并提出相应的检修方案,以期为相关从业人员提供有效的参考。

二、背景由于汽轮机阀门处于高温、高压、高速运行环境中,容易出现以下四大问题:1.泄漏问题:阀门泄漏通常是由于阀座密封不完善、阀瓣及阀杆磨损或疲劳等原因造成的。

泄漏不仅会降低系统效率,还可能引起能量浪费和环境污染。

2.磨损问题:在高温、高压环境下,阀瓣与阀座以及阀杆容易发生磨损,导致阀门启闭不灵活,或者产生卡阻、抖动等现象。

3.腐蚀问题:汽轮机使用的介质中常含有高温腐蚀性成分,如水蒸气和废气等。

长时间接触这些介质,阀门表面易受腐蚀,造成阀门失效。

4.调节问题:阀门的调节性能直接关系到汽轮机工艺参数的稳定性,如流量、压力等。

调节不准确可能导致轴功率下降或不稳定的现象。

三、检修方案1.泄漏问题的检修方案:(1)定期检查阀门密封性能,若存在泄漏迹象,应及时进行维修或更换密封件。

(2)采用漏气监测仪器,对阀门泄漏进行实时监测,定期检查泄漏程度,及时发现并采取措施。

2.磨损问题的检修方案:(1)定期检查阀门的磨损情况,发现磨损应及时更换磨损零件,以保证阀门的灵活性和正常启闭。

(2)加装磨损保护材料,如硬质合金等,降低磨损程度,延长阀门使用寿命。

3.腐蚀问题的检修方案:(1)选择防腐蚀材料制作阀门,如不锈钢或镍基合金等。

(2)定期进行阀门表面的防腐蚀涂层修补工作,以减少腐蚀程度。

4.调节问题的检修方案:(1)定期校准阀门的调节性能,确保汽轮机工艺参数的精度和稳定性。

(2)对调节机构进行润滑和保养,以保证其灵活可靠的运行。

四、结论汽轮机的四大阀门问题(泄漏问题、磨损问题、腐蚀问题、调节问题)对汽轮机的正常运行具有重要影响。

调节阀检修方案

调节阀检修方案

调节阀检修方案标题:调节阀检修方案引言概述:调节阀在工业生产中起着至关重要的作用,但长期使用后会浮现一些问题,因此定期进行检修是必不可少的。

本文将详细介绍调节阀的检修方案,匡助工程师们更好地维护设备,确保生产的顺利进行。

一、检修前准备工作1.1 清理工作区域:在进行调节阀检修前,需要清理工作区域,确保周围环境整洁,避免杂物影响检修过程。

1.2 准备工具和材料:准备好所需的工具和材料,如扳手、橡胶垫片、润滑油等,以便顺利进行检修工作。

1.3 关闭阀门和排空系统:在检修前,需要先关闭调节阀的阀门,并排空系统内的介质,确保安全进行检修工作。

二、拆卸调节阀2.1 拆卸阀盖:使用扳手将阀盖螺丝逆时针拧松,然后取下阀盖,注意避免损坏密封垫片。

2.2 拆卸阀芯:将阀芯从阀体中取出,检查阀芯表面是否有损坏或者磨损,如有需要及时更换。

2.3 清洗零部件:将拆卸下来的零部件进行清洗,去除附着的污垢和杂质,保持零部件的清洁。

三、更换密封件3.1 更换密封圈:检查调节阀的密封圈是否完好,如有磨损或者老化现象,及时更换新的密封圈。

3.2 更换密封垫片:检查阀盖和阀体之间的密封垫片,如有磨损或者变形,应及时更换,以确保密封性能。

3.3 涂抹润滑油:在更换密封件后,应在适当的位置涂抹润滑油,以减少磨擦力,提高密封效果。

四、装配调节阀4.1 安装阀芯:将清洗干净的阀芯重新安装到阀体中,并确保阀芯与阀体的配合良好。

4.2 安装阀盖:将阀盖放回原位,用扳手将螺丝逆时针拧紧,注意不要过紧,以免损坏密封垫片。

4.3 调试阀门:在装配完成后,打开阀门,逐步调节阀门开度,检查阀门的工作状态和密封性能,确保正常使用。

五、检修后清理和保养5.1 清理工作区域:在检修完成后,及时清理工作区域,将工具和材料归位,保持工作环境整洁。

5.2 定期保养:定期对调节阀进行保养,如润滑、清洗等,延长设备的使用寿命。

5.3 记录检修情况:在检修完成后,应及时记录检修情况,包括更换的零部件、调试情况等,以备日后查阅。

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汽轮机高压调节阀的修复方案
湛江发电厂2号汽轮机的1号高压调节阀开启失灵,严重影响机组安全稳定运行。

对阀门进行解体检查,发现高压调速汽门阀座下沉10mm,导致阀碟导向凸肩脱离导向槽,无法对蒸汽进行正常调节。

鉴于机组临修时间短,阀座下沉现场很难恢复,决定采用堆焊处理,增加导向凸肩的高度,达到恢复高压主汽调节阀原有的使用功能。

1高压主汽调节阀修复方案
1.1阀碟导向凸肩工作机理
2号机组为东方汽轮机厂制造的(N300-16.7/537/537-3型)汽轮机,它的高压主汽调节阀是由1个主汽阀和2个调节阀组成,高压调节阀是用于调节高压缸的进汽量。

机组运行时,油动机作为机械提升装置,使阀碟导向凸肩沿导向槽上下移动,控制调节阀碟的开度。

机组运行时,调节阀的高温蒸汽为16.7MPa,537℃,导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力作用。

1号高压调节阀的阀碟与阀座配合直径为170mm,其阀碟的结构如图1所示,导向凸肩尺寸为55mm×30mm×10mm(高×宽×厚)。

阀碟材料采用20Cr3MoWVA合金钢,为了提高阀碟耐汽蚀的性能,其表面进行过高温渗氮处理。

1.2堆焊材料和焊接设备的选择
根据调节阀的工作条件,阀碟导向凸肩既要保证有足够高温强度,又要满足一定的耐磨性。

鉴于机组抢修,无法采购到最佳匹配材料,参照堆焊材料的选用原则以及对各堆焊材料力学性能的分析,选用与母材材质相近的TIG-R34(12Cr2MoWVTIB,Φ2.5mm)焊丝。

焊接设备采用
LincolnV300-1及氩弧焊接配套工具;温度监控使用美国MX2红外线测温仪。

2焊接性能分析
根据碳当量公式计算,材料20Cr3MoWVA的主要特点是含碳及合金元素较多,焊接时焊缝及热处理区容易出现淬硬组织,当焊件刚性及接头应力较大时,容易产生冷裂纹。

经过渗氮处理的阀碟,其表面硬度高达HV900,焊接时极易产生裂纹。

3堆焊工艺
3.1工艺路线
焊前打磨清洗-预热-堆焊-焊后热处理-焊后车削。

3.2焊前准备
首先用角向砂轮打磨彻底清理去除堆焊部位20mm范围内的渗氮层,打磨深度应大于0.4mm,测量打磨部位的硬度值,并保证施焊区域达到HB185~321的要求。

按JB4730-94检测标准,检查打磨后的导向凸肩表面质量不得有裂纹、夹渣等缺陷,达到Ⅰ级标准为合格。

然后用丙酮清洗阀碟焊接部位及其周围50mm范围内,保证无水、油等;用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑等脏物。

3.3焊接工艺及参数
采用氧乙炔火焰加热的方法进行焊前预热,预热温度为350~400℃,用测温仪测量预热温度。

阀碟焊接部位露出,其它部位用石棉布包覆,避免电弧烧伤。

工艺参数I=80~90A,氩气流量8~10L/min,直流正接,电压范围10~15V,焊接速度30~45mm/min,每道摆动宽度≤10mm,每层堆焊厚度≤4mm。

预热温度达到后开始焊接,层间温度控制在300~400℃,焊接过程中不允许产生任何缺陷,重点检查引、收弧处,发现缺陷立即用角向磨光机去除。

为保证加工余量,按图堆焊尺寸,外径增加5mm,内径减少5mm,堆高13mm。

一边堆焊完成后再堆焊另一边。

焊接完成后,用硅酸铝耐火棉包覆缓冷,焊接部位冷到100~150℃,立即进行焊后局部热处理。

热处理采用火焰加热至640~660℃,保温30min,用测温仪监测,升温速度和冷却速度均<300℃/h,冷却至300℃以下可不控制,冷却时用硅酸铝纤维毯包覆缓冷。

4焊后检验
按照工艺路线完成阀碟的堆焊和机械加工后,经渗透探伤和超声波探伤检查,焊缝没有裂纹、夹渣、气孔等缺陷质量,堆焊质量达到JB4730-94标准Ⅰ级的要求;在加工表面进行硬度测试,其平均硬度值为HB241,与原母材的硬度值相近,满足工件的使用性能。

5结论
2号机组1号高压主汽调节阀焊接修复并运行近1年后,在机组大修时解体检查,堆焊的阀碟凸肩经5616h运行未发现任何问题。

可见用TIG-R34氩弧焊丝堆焊20Cr3MoWVA 材料采用预热350~400℃,焊后640~650℃,保温30min处理的焊接工艺是合理可行的。

它不但解决了高压主汽调节阀正常对蒸汽进行调节,还节省了上万元资金。

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