高压调节阀堆焊的修复方法
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高压调节阀开启故障，严重影响机组安全稳定运行。检查阀门的拆卸情况，发现高压调速器阀座下沉10 mm，导致阀盘导向凸肩脱离导向槽，蒸汽无法正常调节。鉴于机组临时维修时间短，阀座下沉现场难以恢复，决定采用堆焊，增加导向凸肩高度，恢复高压主汽调节阀原有使用功能。
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1.1.东方汽轮机厂制造的阀盘导向凸肩工作机制2号机组(N300-16.7/537/537-3型)汽轮机，其高压主汽调节阀由一个主汽阀和两个调节阀组成，用于调节高压缸的进气量。机组运行时，油动机作为机械提升装置，沿导向槽上下移动阀盘，控制调节阀盘的开度。机组运行时，调节阀的高温蒸汽为16.7 MPa，537℃，导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力。1号高压调节阀的阀盘直径为170 mm，如图1所示，导向凸肩尺寸为55 mm×30 mm×10 mm(高×宽×厚)。阀碟材料为200。Cr3MoWVA为了提高阀盘的耐腐蚀性，合金钢的表面经过高温渗氮处理。
1.根据调节阀的工作条件，阀盘导向凸肩不仅要保证足够的高温强度，还要满足一定的耐磨性。鉴于机组维修，无法购买最佳匹配材料，根据堆焊材料的选择原则和对堆焊材料力学性能的分析，选择与母材相似的材料TIG-R34(12Cr2MoWVTIB，Φ2.5 mm)焊丝。采用焊接设备Lincoln V300-1及氩弧焊接配套工具；温度监控使用美国MX2红外测温仪。
2.根据碳当量公式计算焊接性能分析，材料20Cr3MoWVA主要特点是碳和合金元素较多，焊接时焊缝和热处理区容易出现硬化组织。当焊件刚度和接头应力较大时，容易产生冷裂纹。泄氮阀盘的表面硬度高达HV900，焊接时容易产生裂纹。
3、堆焊工艺
3.焊工艺路线焊-预热-堆焊-焊后热处理-焊后车削。
3.焊前准备用角砂轮彻底清除堆焊部位20 mm渗氮层的研磨深度应大于0.4 mm，测量抛光部位的硬度值，确保焊接区域达到HB要求185~321。JB4730-94检测标准，研磨后导向凸肩表面质量无裂纹、夹渣等缺陷，达到Ⅰ等级标准合格。然后用丙酮清洗阀盘及其周围50 的焊接部位mm在范围内，确保无水、油等。；用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑。
3.3.焊前预热采用氧乙炔火焰加热法进行焊接工艺和参数，预热温度为350~400℃，用温度计测量预热温度。阀盘焊接部位暴露，其他部位用石棉布覆盖，避免电弧烧伤。工艺参数I＝80～90 A，氩气流量8～10L／min，电压范围为10~15 V，焊接速度30~45 mm／min，每个摆动宽度≤10 mm，每层堆焊厚度≤4 mm。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。重点检查引弧处，发现缺陷立即用角磨机去除。为保证加工余量，外径增加5 mm，内径减少5 mm，堆高13 mm。一边堆焊后，另一边堆焊。焊接完成后，用硅酸铝耐火棉覆盖，冷却至100~150℃，焊后立即进行局部热处理。热处理用火焰加热至 640~660℃，保温30 min，用温度计监测，升温速度和冷却速度为300℃／h，冷却至300℃以下无法控制。冷却时用硅酸铝纤维毯覆盖。
4.按工艺路线完成阀盘堆焊和机械加工后，经渗透探伤和超声波探伤检查，焊缝无裂纹、夹渣、气孔等缺陷，堆焊质量达到 JB4730-94标准Ⅰ等级要求；加工表面的平均硬度值为HB241.与原母材相似，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运行近一年后，机组大修时拆卸检查，焊接阀盘凸肩5 616 h运行中没有发现任何问题。可见使用TIG-R34氩弧焊丝堆焊2004氩弧焊丝Cr3MoWVA预热350~4000℃，焊后640～650℃，保温30 min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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1.1.东方汽轮机厂制造的阀盘导向凸肩工作机制2号机组(N300-16.7/537/537-3型)汽轮机，其高压主汽调节阀由一个主汽阀和两个调节阀组成，用于调节高压缸的进气量。机组运行时，油动机作为机械提升装置，沿导向槽上下移动阀盘，控制调节阀盘的开度。机组运行时，调节阀的高温蒸汽为16.7 MPa，537℃，导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力。1号高压调节阀的阀盘直径为170 mm，如图1所示，导向凸肩尺寸为55 mm×30 mm×10 mm(高×宽×厚)。阀碟材料为200。Cr3MoWVA为了提高阀盘的耐腐蚀性，合金钢的表面经过高温渗氮处理。
1.根据调节阀的工作条件，阀盘导向凸肩不仅要保证足够的高温强度，还要满足一定的耐磨性。鉴于机组维修，无法购买最佳匹配材料，根据堆焊材料的选择原则和对堆焊材料力学性能的分析，选择与母材相似的材料TIG-R34(12Cr2MoWVTIB，Φ2.5 mm)焊丝。采用焊接设备Lincoln V300-1及氩弧焊接配套工具；温度监控使用美国MX2红外测温仪。
2.根据碳当量公式计算焊接性能分析，材料20Cr3MoWVA主要特点是碳和合金元素较多，焊接时焊缝和热处理区容易出现硬化组织。当焊件刚度和接头应力较大时，容易产生冷裂纹。泄氮阀盘的表面硬度高达HV900，焊接时容易产生裂纹。
3、堆焊工艺
3.焊工艺路线焊-预热-堆焊-焊后热处理-焊后车削。
3.焊前准备用角砂轮彻底清除堆焊部位20 mm渗氮层的研磨深度应大于0.4 mm，测量抛光部位的硬度值，确保焊接区域达到HB要求185~321。JB4730-94检测标准，研磨后导向凸肩表面质量无裂纹、夹渣等缺陷，达到Ⅰ等级标准合格。然后用丙酮清洗阀盘及其周围50 的焊接部位mm在范围内，确保无水、油等。；用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑。
3.3.焊前预热采用氧乙炔火焰加热法进行焊接工艺和参数，预热温度为350~400℃，用温度计测量预热温度。阀盘焊接部位暴露，其他部位用石棉布覆盖，避免电弧烧伤。工艺参数I＝80～90 A，氩气流量8～10L／min，电压范围为10~15 V，焊接速度30~45 mm／min，每个摆动宽度≤10 mm，每层堆焊厚度≤4 mm。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。重点检查引弧处，发现缺陷立即用角磨机去除。为保证加工余量，外径增加5 mm，内径减少5 mm，堆高13 mm。一边堆焊后，另一边堆焊。焊接完成后，用硅酸铝耐火棉覆盖，冷却至100~150℃，焊后立即进行局部热处理。热处理用火焰加热至 640~660℃，保温30 min，用温度计监测，升温速度和冷却速度为300℃／h，冷却至300℃以下无法控制。冷却时用硅酸铝纤维毯覆盖。
4.按工艺路线完成阀盘堆焊和机械加工后，经渗透探伤和超声波探伤检查，焊缝无裂纹、夹渣、气孔等缺陷，堆焊质量达到 JB4730-94标准Ⅰ等级要求；加工表面的平均硬度值为HB241.与原母材相似，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运行近一年后，机组大修时拆卸检查，焊接阀盘凸肩5 616 h运行中没有发现任何问题。可见使用TIG-R34氩弧焊丝堆焊2004氩弧焊丝Cr3MoWVA预热350~4000℃，焊后640～650℃，保温30 min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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