[發(fā)明專利]一種基于堆焊技術的T23水冷壁現(xiàn)場修復方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011253344.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112475537A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 石祥文;魯立;丁永三;楊佳;黃俊;徐忠峰;呂一仕
• 申請（專利權）人: 國家能源集團諫壁發(fā)電廠;蘇州熱工研究院有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/32;B23K101/06
• 代理公司: 常州國洸專利代理事務所(普通合伙) 32467
• 代理人: 吳麗娜

本發(fā)明屬于水冷壁修復技術領域，特別涉及一種基于堆焊技術的T23水冷壁現(xiàn)場修復方法，通過增加壁厚來對帶缺陷的管道進行加強，并通過堆焊在管道內(nèi)側形成所預期需要的焊接殘余應力場，從而防止原缺陷的擴展和新缺陷的產(chǎn)生；在焊前不需要預熱，焊后也不需進行熱處理。

技術領域

本發(fā)明屬于水冷壁修復技術領域，特別涉及一種基于堆焊技術的T23水冷壁現(xiàn)場修復方法。

背景技術

在火電站領域，鍋爐一般采用膜式水冷壁結構(高度超過50米，寬度超過30米，由水冷壁管道和鰭片焊接而成)，利用煤粉的燃燒加熱水冷壁中的水，通過產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽推動汽輪機轉動，進而推動發(fā)電機產(chǎn)生電能。在機組運行過程中，水冷壁表面受到高溫煙氣腐蝕、表面結垢(結渣)等影響，導致水冷壁厚度減薄或表面產(chǎn)生裂紋，嚴重時發(fā)生爆管，致使機組非正常停機，嚴重影響機組安全運行。目前，水冷壁管道的焊接維修，一般采用換管修復的方法，利用搭建的腳手架平臺或吊籃，首先進行切管，然后采用手工焊的方式完成新管與舊管的焊接，具體實施中，在鍋爐內(nèi)部搭設腳手架平臺或吊籃，鍋爐外部去除掉保溫棉，切掉受損的水冷壁管道，然后在鍋爐內(nèi)部和外部同時將新管與舊管進行對口焊接，而且由于鍋爐內(nèi)部環(huán)境復雜，如水冷壁集箱或拐角附近，必須由焊工進行手工焊接。不僅耗費大量的人力、物力，而且換管焊接難度大、進度緩慢。

膜式水冷壁管道很多會采用T23鋼(07Cr2MoW2VNbB)，T23鋼具有冷裂傾向和非常明顯的再熱裂紋傾向，對接焊時，需要進行焊前預熱和焊后熱處理，操作難度較大，不易實施。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于堆焊技術的T23水冷壁現(xiàn)場修復方法：采用手工GTAW堆焊方法，對受損管道表面堆焊鎳基焊絲，從而在水冷壁含缺陷或減薄的位置實現(xiàn)壓力邊界的外延，并在局部區(qū)域制造壓縮應力，抑制缺陷的擴展，

鎳基焊絲選用ERNiCr3焊絲，焊絲直徑2.0mm，堆焊層厚度等于水冷壁管道的厚度，

T23水冷壁手工GTAW堆焊時容易出現(xiàn)弧坑裂紋和焊道微裂紋；本方案中通過增加熄弧時間來消除弧坑裂紋，具體為，手工焊熄弧時間超過3s即可消除弧坑裂紋；焊道微裂紋主要為結晶裂紋，本方案在T23水冷壁管道表面手工GTAW堆焊ERNiCr3焊絲時，通過合理控制焊接熱輸入來消除焊道微裂紋，具體焊接熱輸入范圍為4.8-9.6kJ/cm，

此外，本方案經(jīng)過大量的工藝試驗和分析，限定了用于T23水冷壁現(xiàn)場修復的手工GTAW堆焊的其他一些工藝參數(shù)范圍：鎢極伸出長度3-5mm，弧長控制范圍1-3mm，電流120-150A，焊接速度70-90mm/min，電壓12-15V，保護氣體流量10-15L/min，層間溫度控制在150℃以內(nèi)。

本方案提供了一種適用于T23水冷壁現(xiàn)場修復的手工GTAW堆焊工藝，通過增加壁厚來對帶缺陷的管道進行加強，并通過堆焊在管道內(nèi)側形成所預期需要的焊接殘余應力場，從而防止原缺陷的擴展和新缺陷的產(chǎn)生；在焊前不需要預熱，焊后也不需進行熱處理。避免了切管以及換管焊接時的焊前預熱和焊后熱處理工序，大大降低了T23水冷壁現(xiàn)場修復的技術難度；焊接修復工作量降低、檢修時間減少；特別是通過控制熄弧參數(shù)和堆焊層的焊接熱輸入，避免了弧坑裂紋和焊道微裂紋的產(chǎn)生，可以獲得高質(zhì)量的堆焊層，滿足T23水冷壁管道修復的需求。堆焊接頭的力學性能滿足標準要求，堆焊層對水冷壁管道能產(chǎn)生263Mpa的壓應力，從而防止原缺陷的擴展和新缺陷的產(chǎn)生。適用于內(nèi)部存在缺陷或減薄管道、異種材料接頭和各種泄漏密封焊縫的維修。

附圖說明

圖1為本申請中于T23水冷壁手工GTAW堆焊的示意圖，

圖2為本申請的堆焊完成后，T23母材區(qū)域的金相顯微圖像照片，

圖3為本申請的堆焊完成后，T23母材與NiCr3堆焊層熔合線及附近區(qū)域的金相顯微圖像照片，

圖4為本申請的堆焊完成后，NiCr3堆焊層區(qū)域的金相顯微圖像照片，