[发明专利]给洗轮机部件敷加抗蚀表面的方法

说明书

本发明涉及为汽轮机碳钢部件提供抗蚀表面的方法，更具体地说，涉及在压力容器部件上敷以冶金接合的抗蚀合金而不致引起不可接受的变形的协同焊接变量。

如在核电站中所用的，汽轮机的某些部分采用由ASME  P-1号碳钢制成的压力容器部件。这种材料不很抗蚀，但满足选定的其它技术要求。在汽轮机运行时，穿过汽轮机的汽流通路常常出现诸如高速湍流状态之类的不可预见的热力-水流特性。而这会造成对这些碳钢部件的侵蚀一腐蚀影响。长期的这种侵蚀-腐蚀作用会降低压力容器部件的壁厚并形成粗糙表面。粗糙表面反过来会加剧侵蚀-腐蚀作用的影响并进一步增大汽流通路内的湍流。

为了把汽轮机中的侵蚀-腐蚀损坏减至最小，有必要加上对侵蚀一腐蚀过程有抗性的表面。由于粉未冶金方法制成的表面只是机械接合的并且会造成被腐蚀和被剥离的碎片落入汽轮机中，最好用冶金接合的保护合金。

典型情况下，敷加冶金接合表面靠的是采用各种焊料的常规电弧焊方法。但是，常规的焊接方法会在基体金属内导致收缩应力。过多的热输入和温度梯度，而这些常常会造成压力容器部件不可接受的变形。这种变形使得无法形成所要求的对汽轮机运行而言是必要的金属与金属之间的蒸汽密封性能。因而，通常需要附加的打磨，切削和/或临时的密封材料。

因此，需要有一种为汽轮机碳钢部件加上抗蚀表面的方法。它应基本上满足所有选定的技术要求，而应用时又不会造成基体金属的明显变形。还需要为压力容器部件加上冶金接合的抗蚀表面，能够经受侵蚀一腐蚀作用的恶劣气氛。再就是需要有一种敷面操作方法。能够实地应用而不用复杂的定位设备。

本发明提供了带有抗蚀表面的汽轮机碳钢部件和制作这些部件的方法。本发明的方法可制成有一可经受压力蒸汽的第一表面的汽轮机碳钢部件。在该表面上焊有含有重量百分比至少为12%的铬的钢材的第一焊料。焊料以每分钟大约24～52英寸、61-132厘米的高焊接速度焊在汽轮机部件表面，标称第一焊道厚度小于大约0.1英寸、0.25厘米。

为此，本发明提出了一种协同焊接变量和合金的新组合，能够制成所需的冶金接合的抗蚀表面，而不会有显著的基体金属变形。此处介绍的焊接工艺包括半自动管状焊丝电弧焊工艺（FCAW），也被ASME称作气体保护金属电极电弧焊（GMAW），这使之可以焊接很长的连续焊缝，由于减少了有关的焊接加热循环次数也就减小了变形。本发明特别选用了为快速焊接而设计的标准管状焊丝来达到较高的移动速度以减小热量输入。尤其是采用一种奥氏体面心立方结构的高铬焊丝，可形成具有高抗蚀性和足够的抗屈强度的很有延展性的焊蚕或焊料。

本发明更具体的内容包括：采用高速向下立式焊位来获得可随基体金属本身变形的较薄而牢固的焊蚕形状。因而可使蒸汽机外壳变形减至最小。

因而，本发明的一个目的就是提供一种将抗蚀表面冶金接合到汽轮机碳钢部件上而不引起显著变形的方法。

本发明的另一个目的是制成可显著免除缺陷并适应底层碳钢基体金属膨胀和收缩的焊接的抗蚀表面。

考虑到这些和其它目的，随着这里所进行的说明本领域技术人员将明显看出，本发明实质上具有如下所述的和更具体地在如所附权利要求中限定的部件和方法的新结构、组合、布局。

本发明可为汽轮机碳钢部件加上抗蚀表面。这些部件有一可暴露于加压蒸汽的表面。该表面焊有含成份的重量百分比至少为12%的铬的钢的焊料，它是以每分钟大约24-52英寸、61-132厘米的速度沉积该表面上的，标称第一焊料厚度小于大约0.1英寸、0.25厘米。

本发明还包括一种将抗蚀表面焊在汽轮机碳钢部件上的方法，其中的步骤有：制成含有重量百分比小于大约0.35%的碳并且其上面有一第一表面的汽轮机碳钢部件。用管状焊丝电弧焊将奥式体不锈钢在第一表面上焊成厚度小于大约0.1英寸、0.25厘米的第一焊料，这一管状焊丝电弧步骤采用每分钟大约48-52英寸，122-132厘米的焊接速度，用大约160-180安培的直流电，取向下立式焊位。

本发明还关系到一种汽轮机系统，其中包括基本上无变形的汽轮机碳钢部件。它有一用以提供对加压蒸汽的抗蚀性能的焊上的表面，该焊上的表面有一成份中有重量百分比至少约12%的铬的不锈钢，最好是奥式体不锈钢如E309L型的小于大约0.15英寸、0.38厘米的双层焊道焊料。

本发明可有效地应用于为汽轮机部件敷加抗蚀表面，为延缓或阻止基体金属的进一步侵蚀而进行的基本金属的修复，以及给高压容器加上涂层等等。此发明证明能用于各种形状的结构，包括平板焊道等。