CN110744259A - 一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，将阀门受损密封面处的原有堆焊层车削掉，在加工的修复区底部形成双面圆滑过渡坡口；对修复区域预热到不低于200℃，利用硬度低，焊接性好的金属修复材料对底部区域进行打底TIG堆焊，堆焊厚度小于待修复区域整体厚度2mm；然后将预热温度降低到100℃，更换硬度高、焊接性好的金属修复材料完成密封面损伤区域盖面层堆焊，厚度大于3mm，超过待修复区最终加工尺寸至少1mm；随后620℃保温去应力退火2小时；最后根据密封型面最终加工要求，车削修复好的区域，进行硬度和无损检测，完成梯度修复过程；经过不同硬度材料及不同预热的过渡配合，提高修复效率，增加密封面修复过程中的层间结合强度，保证修复质量。
Description
技术领域
本发明涉及阀门密封面修复技术领域，具体涉及一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法。
背景技术
随着我国火电机组的大规模长时间运行，运行参数的不断提高，高压主汽阀门密封面在运行过程中所承受的运行温度、压力都较高，另外伴随着服役过程中阀杆的开关闭合撞击、工作介质的冲刷腐蚀等，密封面难免会产生掉块、凹坑、蚀斑等缺陷，影响密封效果，对机组的危害性极大。由于阀门大部分都是焊接在主管道上，拆卸维修困难，传统可行的修复方法就是停机现场进行单一材料的手工电弧堆焊、激光熔覆等加工修复，周期长，效果一般，造成的经济损失大。修复用材料从匹配性、焊后现场热处理、工艺质量控制等方面，对此类大部件缺陷的现场修复工艺还不完善，最近虽然也有采用打底+硬面层材料的处理方式，但是整个流程从缺陷处理、梯度过渡要求、不同工艺匹配、后热现场处理等方面还没有形成完善的流程，还没有大规模推广到阀门密封面的修复作业中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，采用不同硬度材料以及不同预热温度的过渡配合，提高修复效率，增加密封面修复过程中的层间结合强度，保证修复质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：针对高压主汽阀门密封面的损伤情况，将高压主汽阀门密封面处受损的原有堆焊层完全车削掉，车削后的底部边界和阀门原来密封面预留双面过渡坡口，并进行清理，形成待修复区域；
步骤2：以100℃/h的升温速度，对待修复区域整体预热至不低于200℃，并保温2小时；
步骤3：利用硬度低、焊接性好的金属修复材料对待修复区域底部进行打底TIG堆焊或者激光熔覆，堆焊搭接率为30％，层间温度控制在300-350℃，打底堆焊层厚度小于待修复区域整体厚度2mm；
步骤4：缓冷，将预热温度降低到100℃；
步骤5：更换硬度高、焊接性好的金属修复材料完成待修复区域盖面层堆焊，控制焊接修复参数，堆焊搭接率为30％，修复厚度大于3mm，至少超出待修复区域整体厚度1mm；
步骤6：焊接后升温到620℃保温去应力退火2小时，缓冷到室温；
步骤7：根据密封面原始图纸要求，车削加工修复后的区域，保证加工后密封面是硬度高的金属修复材料，最后对加工后的密封面进行硬度测试和无损检测，完成梯度修复过程。
后续保温热处理采用620℃保温2小时，超过阀门密封面一般工作温度，消除平衡不同梯度材料、不同工艺过程中的应力状态，保证在服役工作条件下的热稳定性。
优选的，底部边界加工成圆滑过渡形式，双面坡口角度不小于45°，减少或者避免后续修复加工的干涉。
优选的，所述硬度低、焊接性好的金属修复材料为高镍含量合金(如EnNiCo-3、EnNiCoMo-3或者是其他类似的Ni基焊材)，高温硬度HV小于200，室温硬度HRC小于30，和基体材料有很好的冶金结合，在底部和边界处完全覆盖待修复底部区域。
优选的，所述硬度高、焊接性好的金属修复材料的600℃高温硬度HV不小于300，室温硬度HRC不低于40，和硬度低、焊接性好的金属修复材料界面冶金结合好。
对硬度低、焊接性好的金属修复材料选择大于200℃的预热温度，对硬度高、焊接性好的金属修复材料选择100℃的预热温度，匹配不同材料的自动堆焊修复工艺，提高效率。
所述的无损检测方法包括现场荧光检测或者渗透检测，保证表面加工后无裂纹和气孔缺陷。
本发明的优点在于：对阀门密封面的损伤修复，采用不同材料和不同的工艺，从材料匹配和工艺匹配处理上都形成梯度方式，修复过程热变形小、修复区域质量可控。同时底部修复区域采用偏软的材料，服役端面采用偏硬的材料，除了可以形成更好的修复界面结合、提高修复效率，另外在服役受力时，表面硬度高的材料，提高耐冲击、腐蚀性能，内部硬度低的材料可以将力更好的传导、分布到基体，从而整体提高修复密封面的使用寿命。
附图说明
图1为一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复结果示意图。
图中1为硬度高的盖面修复材料、2为硬度低的打底修复材料、3为阀门底座基体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例以主汽阀门密封面为例，材料P91，以TIG自动堆焊修复工艺为例，对本发明的修复方法做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
其步骤具体为：
步骤1：针对高压主汽阀门密封面的损伤情况，将高压主汽阀门密封面处受损的原有堆焊层完全车削掉，车削后的底部边界和阀门原来密封面预留双面过渡坡口，如图1所示，并进行清理；
步骤2：以100℃/h的升温速度，对待修复区域预热至不低于200℃，并保温2小时；
步骤3：利用硬度低、焊接性好的金属修复材料对待修复区域底部进行打底TIG自动堆焊，堆焊搭接率为30％，层间温度控制在300-350℃，打底堆焊层厚度小于待修复区域整体厚度2mm，如图1中2为硬度低的打底修复材料，硬度低的打底修复材料2需要覆盖整个待修复表面，包括底部区域和过渡坡口区域；
步骤4：缓冷，将预热温度降低到100℃；
步骤5：更换硬度高、焊接性好的金属修复材料完成最后待修复区域盖面层自动堆焊，控制焊接修复参数，堆焊搭接率为30％，厚度大于3mm，超出待修复区域密封面余量至少1mm；
步骤6：焊接后升温到620℃保温去应力退火2小时，缓冷到室温；
步骤7：根据密封面原始图纸要求，车削加工修复后的区域，保证加工后密封面是高硬度的金属修复材料，形成图1中的硬度高的盖面修复材料1；最后对加工后的密封面进行硬度测试，采用荧光或者渗透方法进行无损检测，完成梯度修复过程。
实施例2
本实施例以主汽阀门密封面为例，材料P91，以CMT自动堆焊修复工艺为例，对本发明的修复方法做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
其步骤具体为：
步骤1：针对高压主汽阀门密封面的损伤情况，将高压主汽阀门密封面处受损的原有堆焊层完全车削掉，车削后的底部边界和阀门原来密封面预留双面过渡坡口，如图1所示，并进行清理；
步骤2：以100℃/h的升温速度，对待修复区域预热至不低于200℃，并保温2小时；
步骤3：利用硬度低、焊接性好的金属修复材料，调用CMT自动堆焊优化程序，包括电流、脉冲、频率等，对待修复区域底部进行打底堆焊，堆焊搭接率为30％，层间温度控制在300-350℃，打底堆焊层厚度小于待修复区域整体厚度2mm，如图1中2为硬度低的打底修复材料，硬度低的打底修复材料2需要覆盖整个待修复表面，包括底部区域和过渡坡口区域；
步骤4：缓冷，将预热温度降低到100℃；
步骤5：更换硬度高、焊接性好的金属修复材料完成最后待修复区域盖面层堆焊，控制焊接修复参数，堆焊搭接率为30％，厚度大于3mm，超出待修复区域密封面余量至少1mm；
步骤6：焊接后升温到620℃保温去应力退火2小时，缓冷到室温；
步骤7：根据密封面原始图纸要求，车削加工修复后的区域，保证加工后密封面是高硬度的金属修复材料，形成图1中的硬度高的盖面修复材料1；最后对加工后的密封面进行硬度测试，采用荧光或者渗透方法进行无损检测，完成梯度修复过程。
Claims (6)
1.一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤1：针对高压主汽阀门密封面的损伤情况，将高压主汽阀门密封面处受损的原有堆焊层完全车削掉，车削后的底部边界和阀门原来密封面预留双面过渡坡口，并进行清理，形成待修复区域；
步骤2：以100℃/h的升温速度，对待修复区域整体预热至不低于200℃，并保温2小时；
步骤3：利用硬度低、焊接性好的金属修复材料对待修复区域底部进行打底TIG堆焊或者激光熔覆，堆焊搭接率为30％，层间温度控制在300-350℃，打底堆焊层厚度小于待修复区域整体厚度2mm；
步骤4：缓冷，将预热温度降低到100℃；
步骤5：更换硬度高、焊接性好的金属修复材料完成待修复区域盖面层堆焊，控制焊接修复参数，堆焊搭接率为30％，修复厚度大于3mm，至少超出待修复区域整体厚度1mm；
步骤6：焊接后升温到620℃保温去应力退火2小时，缓冷到室温；
步骤7：根据密封面原始图纸要求，车削加工修复后的区域，保证加工后密封面是硬度高的金属修复材料，最后对加工后的密封面进行硬度测试和无损检测，完成梯度修复过程。
2.根据权利要求1所述的一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：底部边界加工成圆滑过渡形式，双面坡口角度不小于45°。
3.根据权利要求1所述的一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：所述硬度低、焊接性好的金属修复材料为高镍含量合金，高温硬度HV小于200，室温硬度HRC小于30，和待修复基体材料有很好的冶金结合，在底部和边界处完全覆盖待修复底部区域。
4.根据权利要求1所述的一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：所述硬度高、焊接性好的金属修复材料的600℃高温硬度HV不小于300，室温硬度HRC不低于40，和硬度低、焊接性好的金属修复材料界面冶金结合好。
5.根据权利要求1所述的一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：对硬度低、焊接性好的金属修复材料选择大于200℃的预热温度，对硬度高、焊接性好的金属修复材料选择100℃的预热温度，匹配不同材料的自动堆焊修复工艺，提高效率。
6.根据权利要求1所述的一种火电机组用高压主汽阀门密封面的梯度修复方法，其特征在于：所述的无损检测方法包括现场荧光检测或者渗透检测，保证表面加工后无裂纹和气孔缺陷。
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