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必要性及意义
火电机组的大多数部件长期在高温、高压下服役(汽缸、叶片、转子、锅炉受热面、主蒸汽管道等),同时还伴有较为严重的腐蚀、磨损等,这些部件在长期的恶劣工况条件下必然会产生损伤,从而导致电站重要部件的失效,给机组安全运行带来隐患。为保障火电机组的安全运行,避免设备的损坏和人员伤亡,有必要对已损伤的电站重要部件进行及时焊接修复和预保护。
我院技术人员在汽轮机通流部件、锅炉汽包、受热面管、联箱、主蒸汽管道等电厂重要部件上都进行过大量的失效分析以及焊接修复研究、实践,在火力发电厂部件焊接及修复研究方面积累了丰富经验,在电站关键部件焊接及修复技术方面处于国内领先水平。同时我院积极将科研成果及时应用在电力生产中,形成了良好的产学研体系,拥有一支技术过硬、现场经验丰富的焊接、喷涂施工队伍,能为电厂提供及时有效的现场技术服务。
(1)汽轮机通流部件修复及防护技术
- 汽轮机末级叶片冲蚀损坏的修复与防护
针对汽轮机末级、次末级叶片存在严重的汽、水蚀现象,采用特种焊接方法堆焊,恢复叶片叶型,然后采用超音速喷涂技术制备叶片专用防水蚀涂层。该涂层与叶片基体结合强度高,孔隙率低,具有表面均匀、致密、平整、耐磨、耐冲蚀、不影响汽轮机叶片的气动特性、振动特性等优点,可以使汽轮机叶片寿命延长两个周期以上,能为电厂节约大量维修费用。
- 汽轮机高压调节级动叶冲蚀损伤修复及防护
针对汽轮机高压调速级动叶片存在固体颗粒侵蚀现象,采用特种焊接方法堆焊恢复叶型,然后采用超音速喷涂技术制备耐高温、耐磨涂层,且保证不破坏叶片原有的强度特性、振动特性及气动特性;
- 汽轮机叶片开裂修复技术
在长期高速、高温、汽蚀、振动及各种应力工况条件下,末级、次末级靠近叶片根部易出现裂纹甚至断裂,对汽轮机乃至机组运行安全性和经济性造成很大威胁。 如采用更换叶片、对称(或整级)切除叶片的工艺方法进行检修,其缺点是工作量大、工期长、费用高、浪费大等。我院科研人员在总结经验的基础上,通过反复试验研究,采用特种焊接工艺及焊接材料、成功地解决了带裂纹叶片现场修复的技术难题。该项成果技术先进、质量保证,实现了工期缩短、运行可靠、安全经济的良好效果。
- 汽轮机通流部件预防护
汽轮机通流部件长时间运行后必然会产生损伤,采用超音速喷涂技术对损伤轻微的低压末级叶片、高压调节级叶片、隔板、喷嘴等重要部件,可预先喷涂耐磨、耐蚀涂层进行防护处理,防止通流部件早期失效;
- 汽缸接合面变形的喷涂修复新技术
电站汽轮机汽缸结合面泄漏是常见的重大设备缺陷,特别是运行时间较长的机组普遍存在,泄漏的主要原因是上下汽缸平面受热变形所致,一般变形间隙为1mm左右,严重的间隙可达3mm ,直接影响电站的安全经济运行。为了解决这一重要技术课题,我所进行了长期的试验研究,研制了一套科学的汽缸接合面修复技术—结合面变形的喷涂修复技术。喷涂修复技术对于汽缸结合面变形间隙在lmm以上或形成较深较多沟槽的部位,均可进行喷涂修复,恢复到原平面尺寸,彻底解决泄漏问题。喷涂采用超音速喷涂工艺,涂层与基体的结合强度可达60MPa ,涂层可长期使用。该技术适用于各种汽缸结合面变形的修复。
(2)锅炉“四管”喷涂防护技术
电站锅炉受热面水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管(简称“四管”)的高温腐蚀、低温腐蚀和磨损是常见现象,它给电厂的安全运行带来很大威胁.并常常导致事故的发生,造成设备的损坏。我院采用国际领先水平的超音速喷涂技术和最新研制的喷涂材料,能针对电站锅炉受热面部件不同的失效形式,制定完善的锅炉管防护技术方案,有针对性的在受热面上制备防护涂层,以提高其工作寿命。防护涂层既具有耐高温性能又有耐磨耐蚀性能,能经受长期高温恶劣环境的考验,涂层工作寿命可达3-8年。经30多台锅炉应用均获得良好的防磨防蚀效果,提高了炉管的使用寿命,减少了泄漏、爆管事故的发生,取得很大的经济效益。
目前开展的锅炉“四管”喷涂防护技术服务项目有:
- 新建电厂投运前在锅炉“四管”表面喷涂制备防腐涂层,可有效防止运行前的大气腐蚀和运行后的高温腐蚀、低温腐蚀和磨损;
- 已投运的锅炉“四管”,利用检修时机喷涂制备防腐防磨涂层,可有效延长“四管”运行寿命,预防和明显减少锅炉爆管事故的发生;
- 在电厂购置的“四管”备件表面制备防腐防磨涂层,可便于检修中随时更换旧管,使用方便,能起到更好的防腐防磨效果。
(3)超(超)临界机组锅炉用新型同种、异种耐热钢焊接技术
针对目前超(超)临界机组锅炉用新型耐热钢的大量使用,我院对国内已使用的锅炉管新型耐热钢进行了焊接及修复技术研究,掌握了运行后锅炉用新型耐热钢焊接接头的组织性能变化规律。目前能为电厂提供的技术服务项目有:
- T23、T24、T92、T91、T122、Super304H、TP347H、TP347HFG和HR3C等锅炉用新材料同种钢焊接及修复技术;
- T23、T24、T92、T91、T122、Super304H、TP347H、TP347HFG和HR3C等锅炉用新材料异种钢焊接及修复技术。
(4)电站其他重要部件修复技术
- 阀门、阀座焊接修复技术;
- 大型轴类微弧焊接修复技术;
- 乌金轴瓦焊接修复技术;
- 三通、缸体等铸件焊接修复技术;
- 磨煤机系统修复及防护技术;
- 风机系统修复及防护技术;
- 大型壳体修复及防护技术。
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