修理汽輪機(jī)葉片拉筋裂紋

    東方汽輪機(jī)廠與加拿大西屋公司合作生產(chǎn)的小汽輪機(jī)，額定功率6600kw，型號G66-0.78(8)(西屋公司型號EMM32A3FP)。該機(jī)為單軸、單缸、新汽內(nèi)切換純凝汽式，蒸汽流量34.34t/h，額定轉(zhuǎn)速5400r/min，相對效率78%,運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍3100-5900r/min，脫扣轉(zhuǎn)速6325+100r/min ，蒸汽溫度537℃。轉(zhuǎn)子為整鍛件，材料為Ni-Cr-Mo-V合金鋼，西屋公司牌號為10325GP，轉(zhuǎn)子總長3119.4mm、中心距為2286mm，轉(zhuǎn)子裝配葉片后總重量為2996kg，動葉片共有6級，都由不銹鋼制成，前三級為沖動式、后三級為反動式，所有葉片均為側(cè)裝式，葉根為鋸齒形。2001年4月進(jìn)行小修時，開缸檢查發(fā)現(xiàn)小汽輪機(jī)的第六級即末級葉片拉筋產(chǎn)生裂紋達(dá)12處，其中有5 處完全斷裂，直接威脅機(jī)組安全。
        1.裂紋檢查
        拉筋長35mm、寬25mm，中間厚約10mm，邊厚約8mm，表面水蝕較粗糙。首先打磨，對整個末級葉片的35個拉筋作全面的滲透檢驗(yàn)，檢查表面開口缺陷，再根據(jù)已出現(xiàn)的裂紋的方向結(jié)合X射線透視檢驗(yàn)，確保隱患完全查出。
        (1)表面滲透檢驗(yàn)
        表面用專用磨頭打磨處理后，用刷涂法施涂滲透液，再用干凈不脫毛的布將被檢面上多余的滲透劑全部擦凈，不得用清洗劑直接在被檢面沖洗。顯像劑在使用前充分?jǐn)嚢瑁┩繎?yīng)均勻，不要在同一地點(diǎn)反復(fù)多次施涂。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)末級葉片的35個拉筋又有9個拉筋顯示裂紋。
        (2)X射線拍片檢查
        因拉筋形狀不規(guī)則，故將300mm×80mm的愛柯華膠片連同300mm×80mm的鉛增感屏沿長度方向6等分成80mm×50mm小膠片和配套小增感屏，并裁制大小適合的屏蔽鉛板。經(jīng)檢查又發(fā)現(xiàn)3個拉筋存在細(xì)絲狀裂紋，針對宏觀目視、滲透、射線拍片等綜合檢查，共發(fā)現(xiàn)24處裂紋。
        2.焊接
        葉片拉筋的材料為AISI403，此種材料在空冷條件下即可淬硬，加之導(dǎo)熱性能差，焊后殘余應(yīng)力大，且有氫脆傾向，焊接性能差，并有明顯的回火脆性，因此在焊接過程中及焊接前后的熱處理，必須加以重視。采用北京時代公司的氬弧焊機(jī)，焊前清理斷裂的葉片拉筋，除去銹、圬垢等。打磨焊接坡口，為“X”型，角度為20°-30°。焊接材料為英國進(jìn)口的焊絲ER309L（相當(dāng)于AWSER309L），φ1.6、φ2.4mm。
        氬弧焊時，氬氣純度≥99.9%。氬弧焊絲使用前用丙酮將油、污等清理干凈。引弧時采用引弧板，熄弧時應(yīng)在弧道上進(jìn)行收弧。起焊前提前送氬氣保護(hù)，滅弧后延遲關(guān)閉氬氣保護(hù)，以防止焊縫和熱影響區(qū)氧化。在時鐘“12”點(diǎn)位置焊接正面焊縫，清根，著色檢驗(yàn)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，在時鐘“6”點(diǎn)位置焊接反面焊縫。
        根部焊接時背面進(jìn)行充氬保護(hù)，打底時電流為90-100A，其余層焊接電流為100-110A。焊接過程中控制層間溫度100-150℃，當(dāng)溫度過高時，停止焊接，待焊縫冷卻至150℃以下時再進(jìn)行焊接。焊接過程中不允許出現(xiàn)任何缺陷，若出現(xiàn)立即磨除，再采用原工藝修補(bǔ)。
        3.焊后消氫及熱處理
        葉片拉筋焊接完成并經(jīng)仔細(xì)檢查無缺陷后，應(yīng)立即采用火焰加熱法對焊縫進(jìn)行消氫處理，溫度為300-350℃，時間為5min并保溫緩冷等待焊后熱處理。
        熱處理采用遠(yuǎn)紅外加熱法進(jìn)行，為避免加熱帶直接加熱葉片拉筋，應(yīng)在加熱帶和葉片拉筋之間墊上銅模板。
        熱電偶應(yīng)緊貼葉片拉筋上測溫點(diǎn)，測溫點(diǎn)位置應(yīng)能充分代表葉片拉筋的最高溫度，在處理的過程中，測溫點(diǎn)不能松脫。
        熱處理加熱為＜65℃/h ，加熱到700-735℃時，保溫2.5h后以＜65℃/h冷卻至室溫。焊接及熱處理曲線如圖1。

圖1

        4.焊后檢驗(yàn)
        葉片拉筋修補(bǔ)的表面焊縫進(jìn)行著色檢驗(yàn)，按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)要求評定，1級為合格；內(nèi)部焊縫作了兩次X光射線探傷，按同一葉片拉筋修補(bǔ)焊縫的前后兩張底片進(jìn)行對照，評定結(jié)果按GB3323-87標(biāo)準(zhǔn)要求評定，1級為合格。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)6處不合格，有4處是微裂紋，又經(jīng)處理再檢驗(yàn)直到合格為止。葉片拉筋斷裂經(jīng)處理修復(fù)后投入運(yùn)行，已近1年，對葉片拉筋修補(bǔ)處進(jìn)行目視檢查，情況良好。