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湛江发电厂1号机组型号是N300-16.7/537/537-3(合缸)，为亚临界中心再热两缸两排汽凝汽式机组。1994年12月起头试运行，1995年2月正式移走运营，截止至2003年8月29日，共运行46717.32h。2003年8月30日，起头对本台机组进行第三次年夜修，在对给水泵汽轮机解体检修时，发现第2级隔板中分面处存在着由于原来铸造缺陷诱发扩大的裂纹，已危及机组的平安运行，需要对其缺陷进行焊接修复。
1裂纹发生缘由分析
1.1铸钢浇注性能欠好
给水泵汽轮机隔板材料ZG20CrMo中Cr元素的分数较年夜，在浇注时，其液态金属的流动性欠好，布满铸型的能力较差。此外，铸钢件单件的体积年夜、重年夜，影响铸钢件在浇注时的成型能力。是以ZG20CrMo铸钢件自己就存在较多的铸造缺陷，如气孔、砂眼、疏松、缩孔，在运行中，这些缺陷会成长成裂纹。
1.2结构复杂
汽轮机隔板结构复杂，造成局部刚性小，结构的刚性不平均，在工艺加工时，必然泛起应力散布不平均，形成严重的应力集中现象。
由于铸钢件的结构特点，在浇注时极易发生分歧类型的铸造缺陷，如气孔、砂眼、疏松、缩孔，这些缺陷在运行中还会扩大成裂纹。铸钢件的结构刚性年夜，焊接后的残余应力水平高。这类材料的焊接性又欠好，在补焊进程中，工艺不合理，极易发生裂纹，促使铸钢件原本的铸造缺陷诱发成裂纹。由于结构外形的复杂，焊后残余应力散布不平均，造成局部地方变形不平均，扩年夜了整体的变形，而隔板是配合件，具有严酷的外形和尺寸要求，这给补焊带来很年夜的坚苦。
2铸钢裂纹补焊方案的选择
珠光体铸钢件的常规补焊工艺有两种：采用奥氏体耐热钢焊条的冷补焊方案和采用珠光体钢焊条的热补焊方案。
2.1奥氏体耐热不锈钢焊条冷补焊
2.1.1冷补焊工艺的点
冷补焊的焊缝金属是奥氏体组织，焊接进程中不发生相变，且焊缝的塑性和韧性较好，是以可不预热，也不需焊后热处置，简化了补焊工艺，避免铸钢件遭到过年夜的热作用，从而减小被焊件的应力和变形；奥氏体组织对氢有较年夜的消融度，可避免焊缝发生氢致裂纹，削减珠光体组织的近缝区发生氢致裂纹的可能；奥氏体组织的缺口敏感性比珠光体组织低，即使焊缝内部有裂纹也不容易扩大；奥氏体组织焊缝金属的屈强比小于珠光体组织的，因而在应力作用下，必然发生塑性变形，从而使应力获得松懈，避免了结构的破坏。
2.1.2冷补焊存在的错误谬误
a)补焊近缝区的淬硬问题
冷补焊时近缝区的冷却速度较年夜，高可达120℃/s，在补焊的近缝区不成避免地发生淬硬组织。这类高硬度、低塑性的淬硬层约有1mm宽，给补焊接头的性能带来晦气影响。
b)奥氏体焊缝金属σ相析出脆化
奥氏体焊缝金属持久在高温下运行，将有σ相析出。σ相是Fe和Cr的金属间化合物，性脆而硬。它的析出物一般散布在奥氏体晶粒的鸿沟处，使奥氏体焊缝的韧性下降。有资料讲明，18Cr8Ni奥氏体焊缝金属在高温下持久运行1000h，由于σ相析出，使焊缝的韧性变化幅度很年夜，低韧性值降至原韧性值的10左右。
c)奥氏体焊缝金属与珠光体母材之间的碳扩散问题
奥氏体焊缝与珠光体母材间的合金含相差十分悬殊，非凡是Cr元素的分数相差更年夜，组成了母材的碳向焊缝扩散的条件，从而在近缝区母材侧泛起脱碳层，铁素体晶粒长年夜，强度下降，在机组启停的热轮回进程中，沿脱碳层发生热疲钝裂纹而破坏。
d)接头发生的附加应力
奥氏体与珠光体的线膨胀系数分歧，在从此的运行中，由于温度的变化，及起停的热轮回进程中，在接头的界面将发生附加热应力，随着这类热轮回次数的增加，热应力变化将引发接头的热疲钝破坏。
2.2珠光体耐热钢焊条的热补焊
热补焊工艺由于补焊填充材料与铸钢件材料基本一致，在高温运行条件下，不会泛起冷补焊时存在的σ相析出等问题，补焊接头的性能稳定。可是，热补焊工艺复杂，需对隔板进行预热和焊后热处置，由于附加加热次数的增加，年夜年夜增加了铸钢件补焊的残余变形。而隔板有一定的尺寸要求，是以在热补焊进程中严酷控制变形长短常需要的。热补焊虽然接纳了许多工艺措施，但实践讲明，用热焊方式补焊的焊缝，应力水平仍是较高的，有时接近母材的屈就极限，又由于珠光体组织的焊缝塑性和韧性均较奥氏体焊缝差。为削减应力水平，补焊进程中应严酷控制预热温度、热处置温度和层间温度，尽减小焊接应力，改善焊缝组织。
为了保证补焊后焊缝组织的性能，避免冷焊带来的不稳定性，我们决议采用珠光体耐热钢焊条的热补焊工艺。
3焊接性分析
给水泵汽轮机隔板体材ZG20CrMo，以Cr,Mo为主要合金元素的珠光体耐热钢,其化学成份和力学性能见表1。
珠光体耐热钢由于含碳及合金元素较多，焊缝及热影响区轻易泛起淬硬组织，当焊件刚性较年夜及接头应力年夜时，轻易发生冷裂纹，应进行焊前预热与焊后热处置，以减小焊接残余应力从而削减冷裂纹的发生。可是，铸件现场补焊的工件体积年夜、结构复杂，很难对补焊处进行常规的充实预热和焊后热处置。由于工件结构刚性年夜，拘束度年夜，局部补焊时发生的焊接拘束应力较年夜，同时冷却速度年夜，散热快，难于用局部加热的方式来控制焊接时的冷却速度，预热、焊接和焊后热处置都可能造成变形等种种特点，给补焊工作增加很年夜的难度。使用奥氏体不锈钢焊条对此类铸件进行冷补焊虽然能解决上述部门问题，但焊缝与母材是异种金属连系，存在着熔合区脆性过渡层、熔合线两侧碳迁移、线膨胀系数分歧等问题，补焊区域的持久平安运行遭到影响，是以决议采用同焊材补焊。同补焊必需同时充实斟酌工件的体积、结构、刚性、冷却等多种身分的组合，采用适当的焊接工艺参数、预热和后热温度、冷却速度等才能保证补焊工作的成功。
4焊接工艺
4.1焊接装备
选用美国LINCOLN公司的V300-Ⅰ型焊机及配套工具1套，美国MX2红外线测温仪1台，氧乙炔火焰加热工具1套。
4.2焊接坡口
用机械方式将所有裂纹完全消除后，修磨坡口成圆滑过渡的U型。在无妨碍施焊并保证焊接的条件下，坡口的角度越小越好，以削减热输进和工作，削减焊接应力和提高工作效率。
4.3焊接工艺
a)焊接方式
打磨后坡吵嘴度要尽小，深度深处达50mm。氩弧焊枪没法到达坡口底部，是以不能使用手工氩弧焊操作，只能采用手工电弧焊施焊。
b)预热温度及层间温度
预热150～200℃，连结层间温度不低于300℃，使用美国MX2红外线测温度仪进行温度监测。
c)焊接材料
为保证补焊区的热强性及高温性能知足工件持久高温运行的要求，选用熔敷金属的化学成份及力学性能与母材相近的低氢焊接材料——R307焊条，直径3.2mm。熔敷金属的化学成份及力学性能见表2。焊前经350℃烘焙1h，随烘随用，并放在保温筒内。
d)焊接工艺参数
为了削减焊接热输进，削减焊接应力，采用小规范参数施焊。焊接电流90～120A，直流反接，电压20～25V，焊接速度40～70mm/min。
5焊接操作进程
焊接操作进程具体介绍以下：
a)用渗透探伤方式确认补焊区部位缺陷已打磨清洁，对补焊区坡口及四周50mm范围内焊件断根铁锈，采用丙酮、棉纱清算往除坡口处的油污、水份、探伤试剂等杂。
b)采用中性火焰加热焊接部位及四周区域温度达150～200℃，补焊区加热高温度和低温度之差不跨越50℃。
c)施焊采用短弧操作，焊条直线运作，严禁摆动，每层分道，每条焊道厚度不跨越4mm，多层多道施焊后，一道焊波笼盖前一道焊波的1/3，每焊完一道后，用圆头锤实时对焊道进行充实锤击，以经由过程焊缝金属的变形使焊接应力得以松懈。
d)补焊后保证有足够的修磨余。
e)焊接完成后，待焊接部位缓冷至150℃以下进行往氢处置。采用中性火焰加热焊接部位，以小于300℃/h的速度缓慢升温到350～400℃并连结15～20min后，用硅酸铝包裹缓冷至室温。
f)焊补工作竣事48
h后，对补焊区及四周母材进行概况宏观检查，确认无较着缺陷，再采用机械打磨工具钳修焊接部位，使概况着色达探伤检验的要求。
g)按JB4730尺度要求，对补焊区进行渗透探伤，确认补焊区域无线状显示为及格。
h)精修隔板中分面，使之到达使用要求。
6竣事语
对湛江发电厂1号机组给水泵汽轮机隔板进行补焊后，焊缝概况经探伤检验及格，回装投进运行使用至今已达1800h，未发现任何异常，说明对现场ZG20CrMo铸件同补焊一次成功所采用的方案、工艺是准确、合理的，确保了机组的平安、经济营运。
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