水轮机转轮叶片裂纹及磨损缺陷的焊接修复研究

发布时间：2017-10-19 04:45

  本文关键词：水轮机转轮叶片裂纹及磨损缺陷的焊接修复研究

  更多相关文章： 叶片开裂 ZG20SiMn钢 ZG0Cr13Ni5Mo钢 钨极氩弧焊 修复工艺

【摘要】：无论是减少叶片出现开裂的频率,还是提高叶片开裂的补焊修复效果,水轮机叶片开裂问题一直困扰着各水电站。目前电站大多采用手工电弧焊修复水轮机叶片表面缺陷,但效果并不理想,因此本文尝试研究利用手工钨极氩弧焊(GTAW)对其进行补焊修复。本文选用两种常见的水轮机叶片制造材料:ZG20SiMn低合金钢和ZG0Cr13Ni5Mo低碳马氏体不锈钢作为母材,并在其表面机械加工出孔洞:作为叶片裂纹。利用GTAW分别对其施焊,获得焊接接头。通过对接头的外观检验、金相组织分析、相分析、微观形貌分析以及显微硬度分析,确定最优的补焊工艺参数如焊接电流、气体流量及保护、焊前预热温度和焊后回火温度等。研究结果如下:(1)采用GTAW修复ZG20SiMn钢材质的叶片,焊态下接头热影响区容易出现淬硬马氏体组织,增加开裂倾向。采用适当的焊前预热温度、焊接电流大小以及热处理工艺,可减少热影响区马氏体组织,缩小马氏体分布区域,接头各处组织的显微硬度也得到改善.(2)采用GTAW修复ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢材质的叶片,焊态下发现焊缝受冶金缺陷的影响产生应力集中增加了开裂倾向,且焊缝靠近熔合线附近会析出脆而硬的σ相,破坏接头的力学性能。经研究,通过采用焊前预热、正背面均通气体进行保护,可防止焊件过热,降低过冷度,从而减少σ相的析出;通过采用回火温度范围在550℃~650℃之间的热处理工艺,能最好的降低残余应力。同时研究发现在焊后热处理过程中焊缝处会析出过多的623CM碳化物,增加了开裂倾向,导致接头合格率降低。
【关键词】：叶片开裂 ZG20SiMn钢 ZG0Cr13Ni5Mo钢 钨极氩弧焊 修复工艺
【学位授予单位】：南昌工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455;TG142.71
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 课题研究背景7
• 1.2 水轮机叶片裂纹问题综述7-11
• 1.2.1 水轮机叶片裂纹产生原因及分析7-9
• 1.2.2 水轮机叶片裂纹对策及预防措施9-11
• 1.3 GTAW修复技术概述11-12
• 1.3.1 GTAW设备系统11
• 1.3.2 GTAW的优点11-12
• 1.4 课题主要研究内容与路线12-13
• 1.4.1 主要研究内容12
• 1.4.2 研究路线12-13
• 1.5 课题研究目的与意义13-14
• 第2章 补焊修复试验14-26
• 2.1 试验材料14-16
• 2.2 试验设备16-22
• 2.2.1 钨极氩弧焊机16-17
• 2.2.2 箱式电阻炉17-18
• 2.2.3 理化实验设备18-20
• 2.2.4 辅助设备20-22
• 2.3 试验方法22-26
• 2.3.1 补焊流程22-23
• 2.3.2 补焊试验具体步骤23-25
• 2.3.3 补焊工艺规范25-26
• 第3章 20SiMn钢材质叶片补焊修复试验研究26-39
• 3.1 ZG20SiMn钢可焊性分析26-27
• 3.2 补焊工艺方案设计27-30
• 3.2.1 焊前预热温度27
• 3.2.2 补焊工艺参数选择27-30
• 3.3 补焊结果理化性能检验30-36
• 3.3.1 力学性能检验31-32
• 3.3.2 金相检验32-36
• 3.4 补焊工艺对接头质量的影响分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 0Cr13Ni5Mo钢材质叶片补焊修复试验研究39-56
• 4.1 0Cr13Ni5Mo钢可焊性分析39-40
• 4.2 补焊工艺方案设计40-43
• 4.2.1 焊前预热温度40
• 4.2.2 施焊工艺参数及规范40-43
• 4.2.3 焊后热处理工艺43
• 4.3 补焊结果与分析43-52
• 4.3.1 气体保护影响补焊结果的分析43-45
• 4.3.2 焊接接头分析45-52
• 4.4 补焊开裂原因分析52-55
• 4.4.1 焊态裂纹原因分析52-53
• 4.4.2 热处理后出现开裂的原因分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-60
• 致谢60

【参考文献】

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本文编号：1059128