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高炉余压回收透平机静叶和球形环的补焊

赵良勤 孙长虹 李明国/ 五矿营口中板有限责任公司动力厂    

摘要:针对高炉炉顶余压透平机静叶和球形环的损坏原因进行了详细分析,阐述其相应的处理措施,介绍了透平机静叶和球形环的修复及补焊的方法。

关键词:TRT ;静叶;球形环;补焊

中图分类号: TM31    文献标识码: B

The Welding for the Stationary Blade and Spherical Torus of Blast Residual Pressure Recovery Turbine

Abstract: In this paper, the damage reasons of the stationary blade and spherical torus of blast residual pressure recovery turbine are analyzed in detail and the relevant treatment measures are specified. And the repair and welding for the stationary blade and spherical torus of turbine are introduced.

Key words: TRT; stationary blade; spherical torus ; repair welding

0   引言

  我厂在2007年5月上了两台GT60.DX2-WK 高炉炉顶余压透平发电机组(以下简称:透平机),投入运行。每台年发电量 0.359亿kW·h,进口压力110~120kPa,流量:23万m3/h,煤气含尘量≤10mg/m3

  工作原理:高炉炉顶煤气经布袋除尘过滤后,分别从两侧进入 TRT 发电机组,气体沿轴向进入叶栅,在静、动叶栅组成的各自独立的流道中逐渐膨胀 , 同时体积流速提高,气体的压力势能转化为动能,推动汽轮机转子运转,使之带动发电机发电。

1   故障现象

  1#TRT发电机组在连续运行近一年时,发现透平机转子的轴振动逐渐增大,以为转子有积灰,造成动平衡不良。于是 2008年4月18日停机检修。解体后发现正向二级系统上部14个静叶片的静叶轴均出现10~20mm的深沟,叶片部分缺失1/8左右,上部正反向两个球形环出现15~30mm深、30~120mm宽不等的深沟。

2   原因分析

  高炉炉况异常,造成布袋进口煤气温度过高,布袋烧损,发生泄漏。大量粉尘随气流从布袋破损处进入透平机。高速流动的煤气夹带着粉尘颗粒,连续不断地冲刷、磨削着静叶轴、动、静叶片及球形环,使之在气流流迹部位形成沟槽。于是,造成上述部位的磨损,引起转子动平衡不良,轴振动增加。

  汽轮机内的积灰主要附着在静止部位,如蜗壳、静叶背气流面等,转子(包括动叶)上积灰很少,不是振动值增加的主要原因。

3   解决方案

  按厂家建议,更换磨损部件。如果加急订购静叶片和球形环,厂家答复加工周期45天以上,仅影响发电量一项,损失已超过200万元。于是,笔者提出现场手工电弧焊接的处理方案,厂家及相关技术人员认为,二级静叶片属于特殊材质——0Cr17Ni4Cu4Nb ,不了解其焊接性能,行业内尚无成功手工补焊的先例,一旦补焊部位脱落,将造成转子报废。

  笔者根据多年从事机械设备维修的经验, 结合在互联网上查找的有关焊接0Cr17Ni4Cu4Nb材质的资料,详细制定了手工电弧焊的补焊工艺和技术方案。 并考虑到:焊条材质必须有良好的强度及耐磨性,而且要避免焊条材质与静叶片材质不符,补焊不熔合或出现裂纹等现象,还要兼顾不同材质的热胀系数,防止在压力与温度的作用下,造成焊接部位断裂等因素。

图1 静叶放大图         图2 球型环        图3球型环胎具

3.1  静叶片的补焊

  二级静叶片 0Cr17Ni4Cu4Nb 材质属于 马氏体沉淀硬化不锈钢 ,修复方法可用激光熔敷。也可以采用 D512 焊条补焊,要求焊条在150℃烘烤1h ,焊接工件需要加热到300℃以上进行焊接,焊后工件加热到750~800℃进行退火处理。公司不具备以上条件,选择用A107(A207)焊条进行补焊,焊前焊条烘干150~250℃,保温2h,焊件预热300℃以上进行焊接,焊后保温可不进行热处理。

3.2  球型环的补焊

  球形环材质1Cr13属于马氏体钢,可参照焊接静叶片工艺执行。

4   处理措施

  (1)为了确保焊接静叶万无一失,先拿一个磨损最严重的静叶进行试验(图1)。先将静叶片均匀的预热到300℃以上开始补焊,补焊后立刻放到室外进行自然冷却,冷却后,经过仔细检查补焊部位,没有出现裂纹现象,而且强度非常好。通过这次试验各项指标都达到了技术要求,证明了此补焊方案是可行的,于是将其它静叶片依次做了补焊处理。

  (2)球型环是半圆形工件(图2),直径较大,达600mm,为了避免加热补焊时变形,先用200mm槽钢和20mm厚的钢板,制作了两个半圆形胎具,将球型环牢牢固定(图3)。用两把气焊枪同时持续加热,补焊时连续焊完,不能间断,经过8h 紧张细致的操作,补焊工作顺利完成。

  (3)彻底清理布袋箱体内的积灰,更换了损坏的布袋。为了减少箱体存灰,重新设计安装了灰仓振动器。布袋操作上,严格规定了每班卸灰次数,加强布袋除尘工序的管理,杜绝人为对设备的危害。

  (4)对补焊的球型环、静叶片进行修整、打磨,在胎具上拆卸球型环时发现球型环底脚孔中心距偏差2mm(因为没有退火条件、出现少量的变形是难免的)。现场采用热处理方法(气焊枪加热)进行矫正,使透平机回装工作顺利地进行。

  透平机补焊后全部回装完毕,一次试车成功,透平机运行平稳,振动等参数值恢复正常。

  修复后的TRT机组已连续运行145天。在更换原厂备件时,检查了静叶、球型环补焊部位,没有发现任何异常现象。实践证明,这项手工焊接方法是成功的。

5  经济效益

  修复后的TRT机组连续运行145天,在此期间,该机组累计发电量为

   9.83万kW·h×145=1425.35万kW·h

  折合价值为

   0.47元kW·h×1425.35万kW·h=669.9万元

6   结论

  手工电弧焊补焊透平机静叶片技术的成功,使企业减少了经济损失,取得了良好的经济效益,也为同类设备的维修工作提供了可靠的经验。

参 考 文 献

[1] 彭建鄂,闫孟颖.转炉煤气鼓风机叶轮的应力腐蚀及对策[J]. 风机技术,2008(3):47-50.

[2] 续魁昌.风机手册[M].机械工业出版社,1995.

[3] 张海存,韩增福,贾江平,等,复合耐磨钢板在烧结引风机叶轮上的应用[J].风机技术,2008(4):39-42.

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  评论人:Bradley   打分:85 分  发表时间:2015-8-11 17:42:09
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