[发明专利]一种基于堆焊技术的T23水冷壁现场修复方法

说明书

本发明属于水冷壁修复技术领域，特别涉及一种基于堆焊技术的T23水冷壁现场修复方法，通过增加壁厚来对带缺陷的管道进行加强，并通过堆焊在管道内侧形成所预期需要的焊接残余应力场，从而防止原缺陷的扩展和新缺陷的产生；在焊前不需要预热，焊后也不需进行热处理。

技术领域

本发明属于水冷壁修复技术领域，特别涉及一种基于堆焊技术的T23水冷壁现场修复方法。

背景技术

在火电站领域，锅炉一般采用膜式水冷壁结构(高度超过50米，宽度超过30米，由水冷壁管道和鳍片焊接而成)，利用煤粉的燃烧加热水冷壁中的水，通过产生的高温高压蒸汽推动汽轮机转动，进而推动发电机产生电能。在机组运行过程中，水冷壁表面受到高温烟气腐蚀、表面结垢(结渣)等影响，导致水冷壁厚度减薄或表面产生裂纹，严重时发生爆管，致使机组非正常停机，严重影响机组安全运行。目前，水冷壁管道的焊接维修，一般采用换管修复的方法，利用搭建的脚手架平台或吊篮，首先进行切管，然后采用手工焊的方式完成新管与旧管的焊接，具体实施中，在锅炉内部搭设脚手架平台或吊篮，锅炉外部去除掉保温棉，切掉受损的水冷壁管道，然后在锅炉内部和外部同时将新管与旧管进行对口焊接，而且由于锅炉内部环境复杂，如水冷壁集箱或拐角附近，必须由焊工进行手工焊接。不仅耗费大量的人力、物力，而且换管焊接难度大、进度缓慢。

膜式水冷壁管道很多会采用T23钢(07Cr2MoW2VNbB)，T23钢具有冷裂倾向和非常明显的再热裂纹倾向，对接焊时，需要进行焊前预热和焊后热处理，操作难度较大，不易实施。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于堆焊技术的T23水冷壁现场修复方法：采用手工GTAW堆焊方法，对受损管道表面堆焊镍基焊丝，从而在水冷壁含缺陷或减薄的位置实现压力边界的外延，并在局部区域制造压缩应力，抑制缺陷的扩展，

镍基焊丝选用ERNiCr3焊丝，焊丝直径2.0mm，堆焊层厚度等于水冷壁管道的厚度，

T23水冷壁手工GTAW堆焊时容易出现弧坑裂纹和焊道微裂纹；本方案中通过增加熄弧时间来消除弧坑裂纹，具体为，手工焊熄弧时间超过3s即可消除弧坑裂纹；焊道微裂纹主要为结晶裂纹，本方案在T23水冷壁管道表面手工GTAW堆焊ERNiCr3焊丝时，通过合理控制焊接热输入来消除焊道微裂纹，具体焊接热输入范围为4.8-9.6kJ/cm，

此外，本方案经过大量的工艺试验和分析，限定了用于T23水冷壁现场修复的手工GTAW堆焊的其他一些工艺参数范围：钨极伸出长度3-5mm，弧长控制范围1-3mm，电流120-150A，焊接速度70-90mm/min，电压12-15V，保护气体流量10-15L/min，层间温度控制在150℃以内。

本方案提供了一种适用于T23水冷壁现场修复的手工GTAW堆焊工艺，通过增加壁厚来对带缺陷的管道进行加强，并通过堆焊在管道内侧形成所预期需要的焊接残余应力场，从而防止原缺陷的扩展和新缺陷的产生；在焊前不需要预热，焊后也不需进行热处理。避免了切管以及换管焊接时的焊前预热和焊后热处理工序，大大降低了T23水冷壁现场修复的技术难度；焊接修复工作量降低、检修时间减少；特别是通过控制熄弧参数和堆焊层的焊接热输入，避免了弧坑裂纹和焊道微裂纹的产生，可以获得高质量的堆焊层，满足T23水冷壁管道修复的需求。堆焊接头的力学性能满足标准要求，堆焊层对水冷壁管道能产生263Mpa的压应力，从而防止原缺陷的扩展和新缺陷的产生。适用于内部存在缺陷或减薄管道、异种材料接头和各种泄漏密封焊缝的维修。

附图说明

图1为本申请中于T23水冷壁手工GTAW堆焊的示意图，

图2为本申请的堆焊完成后，T23母材区域的金相显微图像照片，

图3为本申请的堆焊完成后，T23母材与NiCr3堆焊层熔合线及附近区域的金相显微图像照片，

图4为本申请的堆焊完成后，NiCr3堆焊层区域的金相显微图像照片，