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摘要：汽轮机高压缸体是在高温高压条件下工作的，一般材质为ZG20CrMoV或ZG15Cr1Mo1V的铸件，均属于珠光体耐热钢。裂纹的存在有巨大的危险性，因此必须立即处理。虽然裂纹补焊的困难较大，但是只要工艺得当还是可以补焊成功。
关键词：汽轮机高压缸体 裂纹 冷焊法 热焊法
一 概述
由于ZG20CrMoV或ZG15Cr1Mo1V这类钢的导热系数小，热膨胀系数大。在焊接的热循环作用下，会造成较大的变形和应力。引起汽缸变形的原因是预热、焊接和焊后热处理对汽缸不均匀的加热。焊接引起的变形是无法避免的，只能是在焊接工艺方面采取适当措施加以控制。另外，也由于ZG20CrMoV或ZG15Cr1Mo1V钢的可焊性较差。焊后易在焊缝和近缝区形成塑性差的组织，结构的刚性又较大，如果工艺上不注意，就可能在焊后产生脆裂。
所以，为了壁免焊后的变形和脆裂，对材质为ZG20CrMoV或ZG15Cr1Mo1V的汽轮机高压缸体的补焊必须采取正确的焊接工艺方法。
目前汽缸裂纹补焊一般有冷焊法和热焊法两种补焊工艺：冷焊法焊接材料选择奥氏体不锈钢焊条或镍182焊条，焊前不用预热和焊后不用进行热处理。热焊法焊接材料选择与缸体化学成分相近的珠光体耐热钢焊条，热焊法焊前需要预热和焊后需要热处理。但由于一般现场难于实施，并且焊接工作量不大。所以结合实际情况和根据DL/T 752 《火力发电厂异种钢焊接技术规程》中的要求，通常选用焊接材料为镍182焊条的冷焊法。
下面介绍本人于2008年初在某发电厂300MW机组的维修工程中，对于汽缸材质为ZG15Cr1Mo1V的一段约50mm的裂纹的补焊所采用的镍基材料冷焊法的工艺及方法提供大家参考和借鉴。
二 焊前准备
1、裂纹的消除和焊接坡口的制作
在裂纹的两头先用ø5mm钻头止裂孔，然后用砂轮机进行磨削，裂纹深度约30mm。在清除裂纹的同时，将待焊部加工成如图1所示的U形坡口。
2、焊机和焊工的选择
选择能满足焊接要求的焊机和具有高压焊工合格证且经验丰富的焊工担任此项工作。
3、焊接材料的选择
采用Ac182焊条，它属于镍基焊条。
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三 补焊可行性分析
ZG15Cr1Mo1V的化学成分如下表
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其碳当量Ceq>0.6%,具有较大淬硬倾向，冷裂纹敏感性较高，焊接性较差。汽缸体壁厚较大，焊后残余应力较大。若采用珠光体焊条的热焊法，焊前必须预热，焊后需高温回火。这样可能引起附加变形，
焊接时工序繁多，工艺复杂，工作条件恶化。因此我们采用镍基材料的冷焊法。焊后焊缝镍的含量较高，塑性较好，焊缝抗裂性较好，焊后残余应力较低。另外，镍基材料的线膨胀系数与珠光体钢接近，可降低接头的热应力。由于碳在镍基焊缝金属中具有低的溶解能力和低的扩散系数，这就减少了碳从珠光体和焊缝金属交界处的扩散所形成的脱碳及增碳倾向，它对改善接头的使用性能有一定益处。
四 焊接工艺
Ac182焊条的熔敷金属化学成分如下表
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1、焊前Ac182焊条需经250℃×2h烘烤，并放在保温筒内，随用随取。
2、焊接时用Ø2.5mm的焊条直流反接施焊，焊接电流为75±10A。电压为20－25V。层间温度控制在150-200℃（每次可焊半根焊条待冷却到用手摸不烫手后再焊）。
3、 采用多层多道焊，焊接顺序如图2所示。焊条不作横向摆动，快速焊，在保证熔合好的前提下，尽量减小母材的熔化量。
4、起头和收弧要错开，避免重合在一起，表面不可高于母材。
5、除打底层、盖面层外，每焊完一层，应在清渣后锤击，使其焊缝表面密布Ø2-4mm的凹坑，以降低焊接残余应力。
五 焊后处理
1、焊完后立即将测温枪对焊缝及其附近区域进行测温，若两者温差达到200度，则对温度低的进行加热，之后保温缓冷，以充分释放应力，避免较大的刚性拘束引起的焊接裂纹出现。
2、补焊工作结束后，将焊缝磨平至原设计图纸所规定的尺寸和形状。
3、对焊缝区和热影响区进行表面着色探伤并用放大镜进行目测检查，未发现焊接缺陷，并测得缸体变形量小于0.5mm，因此焊后检验合格。
六 结论
上述方法已在某发电厂汽轮机高压缸裂纹的补焊中获得成功的应用，经上述补焊处理后，该机组安全运行至今已有八年多时间。事实说明采用Ac182焊条对珠光体耐热钢制成的汽轮机缸体的补焊方案是正确的，效果是良好，为其它类似情况的处理提供了可供借鉴的经验。
参考文献：
[1]《焊接手册》第2卷 机械工业出版社
[2]《焊接工艺及原理》 中国电力出版社
[3]《金属与焊接分册》 中国电力出版社
[4] DL/T 752 《火力发电厂异种钢焊接技术规程》
[5] DL/T 869 《火力发电厂焊接技术规程》