汽轮机汽缸裂纹修补技术研究应用

　　【摘 要】汽缸裂纹修补需慎重对待，如处理不好会导致裂纹扩展，或裂纹反复出现，使得汽缸无法使用。修补时要仔细分析缸体材质、结构应力、焊接工艺等，确保裂纹修补成功。

　　【关键词】汽轮机；缸体；裂纹；修补

　　0.引言

　　汽轮机缸体壁厚极大、缸体内外壁均为变截面和曲面设计，型线不规则，在铸造过程中，局部位置存在应力过大、组织疏松等缺陷。运行中因热应力变化，使得缺陷位置产生裂纹。缸体材质为珠光体类热强铸钢，塑性小可焊性较差，焊接难度较大易产生裂纹。裂纹缺陷对机组的安全运行存在极大威胁，及时修复这些缺陷，对保障机组安全经济运行具有重要意义。

　　该工艺的现场实施难点在于采用进行严格的焊接工艺控制，防止焊接过程中产生热裂纹和缸体变形。处理裂缝时制定工艺要准确，如有失误会使裂缝扩展，情况严重时可导致缸体报废。

　　1.缸体裂缝情况

　　达拉特发电厂#4机330mw汽轮机是北京汽轮机厂与法国阿尔斯通公司合作生产的机组，型号：T2A-330-30-2F-1080。大修解体时发现中压内缸进汽侧内壁有三条裂缝，连续长度11cm。裂缝如下图一。

　　图一 缸体裂纹状态

　　为保证汽缸在以后能够安全运行，我们准备对裂缝进行焊接处理。处理时，先在缸体内壁裂缝上开挖沟槽，打磨消除裂纹，开挖后发现沟槽深40mm、长110mm、宽30mm。缸壁的厚度为120mm，裂缝深度占缸壁厚度的三分之一。着色检查，沟槽附近的金属组织有疏松现象，在修复过程中这里极易产生新的裂纹，制定焊接工艺时主要防止焊道金属在冷却收缩时产生过大拉应力，在焊缝周围出现焊接裂纹，影响汽缸使用安全。

　　2.缸体裂纹形成原因

　　因缸体材质是珠光体类热强铸钢，塑性比较低，断面收缩率Ψ小于30[1]，在大型不规则铸件中易产生裂纹。运行过程中，汽缸温度冷热变化剧烈，也会促使裂纹生成，尤其在内缸内避表面更容易出现。

　　2.1缸体铸造过程中应力形成原因

　　汽缸是大型铸造部件，汽缸壁较厚[2]，如图二，在铸造冷却或热处理冷却过程中，如冷却速度不均匀。尤其外壁冷却速度快于内壁冷却速度，外壁冷却凝固后内壁才开始冷却收缩，在内壁层会形成极大的拉应力，严重时当时就会出现裂纹。汽缸凹陷部位产生的缺陷多数是因铸件铸造冷却速度不均匀引起的，图三是一机组内缸凹陷部位热应力裂纹的着色图。

　　图二 汽缸壁刨面图

　　图三 汽缸凹陷部位裂纹着色图