[發明專利]給洗輪機部件敷加抗蝕表面的方法

無效

• 申請號: 90106711.3
• 申請日: 1990-08-06
• 公開（公告）號: CN1049701A
• 公開（公告）日: 1991-03-06
• 發明（設計）人: 詹姆斯·C·杜米爾;薩木爾·D·雷諾爾茲
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28;F01D25/26;B23K9/04;B23K35/04;B23K35/32;//B23K10304
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 喬曉東

本發明涉及為汽輪機碳鋼部件提供抗蝕表面的方法，更具體地說，涉及在壓力容器部件上敷以冶金接合的抗蝕合金而不致引起不可接受的變形的協同焊接變量。

如在核電站中所用的，汽輪機的某些部分采用由ASME??P-1號碳鋼制成的壓力容器部件。這種材料不很抗蝕，但滿足選定的其它技術要求。在汽輪機運行時，穿過汽輪機的汽流通路常常出現諸如高速湍流狀態之類的不可預見的熱力-水流特性。而這會造成對這些碳鋼部件的侵蝕一腐蝕影響。長期的這種侵蝕-腐蝕作用會降低壓力容器部件的壁厚并形成粗糙表面。粗糙表面反過來會加劇侵蝕-腐蝕作用的影響并進一步增大汽流通路內的湍流。

為了把汽輪機中的侵蝕-腐蝕損壞減至最小，有必要加上對侵蝕一腐蝕過程有抗性的表面。由于粉未冶金方法制成的表面只是機械接合的并且會造成被腐蝕和被剝離的碎片落入汽輪機中，最好用冶金接合的保護合金。

典型情況下，敷加冶金接合表面靠的是采用各種焊料的常規電弧焊方法。但是，常規的焊接方法會在基體金屬內導致收縮應力。過多的熱輸入和溫度梯度，而這些常常會造成壓力容器部件不可接受的變形。這種變形使得無法形成所要求的對汽輪機運行而言是必要的金屬與金屬之間的蒸汽密封性能。因而，通常需要附加的打磨，切削和/或臨時的密封材料。

因此，需要有一種為汽輪機碳鋼部件加上抗蝕表面的方法。它應基本上滿足所有選定的技術要求，而應用時又不會造成基體金屬的明顯變形。還需要為壓力容器部件加上冶金接合的抗蝕表面，能夠經受侵蝕一腐蝕作用的惡劣氣氛。再就是需要有一種敷面操作方法。能夠實地應用而不用復雜的定位設備。

本發明提供了帶有抗蝕表面的汽輪機碳鋼部件和制作這些部件的方法。本發明的方法可制成有一可經受壓力蒸汽的第一表面的汽輪機碳鋼部件。在該表面上焊有含有重量百分比至少為12%的鉻的鋼材的第一焊料。焊料以每分鐘大約24～52英寸、61-132厘米的高焊接速度焊在汽輪機部件表面，標稱第一焊道厚度小于大約0.1英寸、0.25厘米。

為此，本發明提出了一種協同焊接變量和合金的新組合，能夠制成所需的冶金接合的抗蝕表面，而不會有顯著的基體金屬變形。此處介紹的焊接工藝包括半自動管狀焊絲電弧焊工藝（FCAW），也被ASME稱作氣體保護金屬電極電弧焊（GMAW），這使之可以焊接很長的連續焊縫，由于減少了有關的焊接加熱循環次數也就減小了變形。本發明特別選用了為快速焊接而設計的標準管狀焊絲來達到較高的移動速度以減小熱量輸入。尤其是采用一種奧氏體面心立方結構的高鉻焊絲，可形成具有高抗蝕性和足夠的抗屈強度的很有延展性的焊蠶或焊料。

本發明更具體的內容包括：采用高速向下立式焊位來獲得可隨基體金屬本身變形的較薄而牢固的焊蠶形狀。因而可使蒸汽機外殼變形減至最小。

因而，本發明的一個目的就是提供一種將抗蝕表面冶金接合到汽輪機碳鋼部件上而不引起顯著變形的方法。

本發明的另一個目的是制成可顯著免除缺陷并適應底層碳鋼基體金屬膨脹和收縮的焊接的抗蝕表面。

考慮到這些和其它目的，隨著這里所進行的說明本領域技術人員將明顯看出，本發明實質上具有如下所述的和更具體地在如所附權利要求中限定的部件和方法的新結構、組合、布局。

本發明可為汽輪機碳鋼部件加上抗蝕表面。這些部件有一可暴露于加壓蒸汽的表面。該表面焊有含成份的重量百分比至少為12%的鉻的鋼的焊料，它是以每分鐘大約24-52英寸、61-132厘米的速度沉積該表面上的，標稱第一焊料厚度小于大約0.1英寸、0.25厘米。

本發明還包括一種將抗蝕表面焊在汽輪機碳鋼部件上的方法，其中的步驟有：制成含有重量百分比小于大約0.35%的碳并且其上面有一第一表面的汽輪機碳鋼部件。用管狀焊絲電弧焊將奧式體不銹鋼在第一表面上焊成厚度小于大約0.1英寸、0.25厘米的第一焊料，這一管狀焊絲電弧步驟采用每分鐘大約48-52英寸，122-132厘米的焊接速度，用大約160-180安培的直流電，取向下立式焊位。

本發明還關系到一種汽輪機系統，其中包括基本上無變形的汽輪機碳鋼部件。它有一用以提供對加壓蒸汽的抗蝕性能的焊上的表面，該焊上的表面有一成份中有重量百分比至少約12%的鉻的不銹鋼，最好是奧式體不銹鋼如E309L型的小于大約0.15英寸、0.38厘米的雙層焊道焊料。

本發明可有效地應用于為汽輪機部件敷加抗蝕表面，為延緩或阻止基體金屬的進一步侵蝕而進行的基本金屬的修復，以及給高壓容器加上涂層等等。此發明證明能用于各種形狀的結構，包括平板焊道等。