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诸多电厂汽轮机末级动叶片普遍存在损伤现象,损伤的叶片不仅降低了机组效率、减少了电厂的经济效益,而且损伤严重的叶片会产生断裂现象,威胁机组的安全运行。目前国内还没有一种既可以现场修复损伤部位,达到与基体结合牢固、耐冲蚀效果,又不影响汽轮机特性的修复方法。针对上述问题,本文尝试以两种常用的汽轮机叶片材料05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢和20Cr13马氏体不锈钢作为母材,采用手工钨极氩弧焊(GTAW)对受损叶片进行焊接修复,获得焊接接头,并通过对焊接接头的外观检测、金相组织检验、疲劳试验以及显微硬度分析,确定了最优的焊接修复工艺参数,如:焊接电流、气体流量及背面保护、焊前预热温度和焊后消氢处理温度等。本文得到的主要结论如下:(1)不论叶片母材为05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢还是20Cr13马氏体调质钢,采用与其匹配的马氏体焊材均需要进行焊后处理才能达到性能要求,前者的焊后处理工艺为1040℃固溶+600℃时效处理,后者的焊后热处理工艺为710℃高温回火;而采用Ni基奥氏体焊材时,两种母材均可免焊后热处理。(2)通过严格控制焊接工艺、减少焊缝缺陷乃至显微缺陷、防止热影响区粗晶区晶粒的过度长大可提高叶片焊接接头疲劳寿命。采用同材质匹配焊材及相应的焊后热处理状态的05Cr17Ni4Cu4Nb钢和20Cr13钢焊接接头,高周疲劳寿命分别可以达到母材的87%和91%。(3)05Cr17Ni4Cu4Nb钢焊固溶时效处理后焊缝冲击韧性的提高与焊缝区的铸造组织转变成等轴晶,组织细化有关,而20Cr13钢710℃高温回火后焊缝韧性提高的原因则是由于焊缝组织由回火马氏体向回火索氏体转变造成的。(4)采用Ni基奥氏体型焊材、GTAW堆焊方法对某电厂汽轮机低压末级动叶片的损伤及局部型线缺损等缺陷进行了焊接修复,修复质量符合国家相关标准,目前已累计运行超过2年无异常情况出现。