Reparación por capas superpuestas de la válvula de regulación de alta presión

Thread Content

Reparación por capas superpuestas de las válvulas de regulación de alta presión. Por favor, continúen proponiendo métodos para subsanar las deficiencias o para mejorar el ahorro de energía en su mantenimiento. Una falla en el funcionamiento de las válvulas de regulación de alta presión puede afectar gravemente la operación segura y estable de la unidad. Tras realizar un examen detallado de la válvula, se descubrió que el asiento de la válvula de regulación de alta presión se había hundido 10 mm, lo que causó que el saliente de guía del disco de la válvula se separara de la ranura de guía. Como resultado, no fue posible regular adecuadamente el flujo de vapor. Dado que el tiempo disponible para las reparaciones de emergencia es limitado, resulta difícil restaurar la posición original del asiento de la válvula en el sitio. Por lo tanto, se decidió utilizar un método de soldadura por capas para aumentar la altura de los salientes guía, con el fin de restablecer la función original de la válvula de control de alta presión. 1 Plan de reparación de la válvula de regulación principal a alta presión 1.1 Mecanismo de funcionamiento del saliente guía de la discos de la válvula La válvula de regulación principal a alta presión de las turbinas tipo N300‑16.7/537/537‑3 está compuesta por una válvula principal y 2 válvulas de regulación. La válvula de regulación a alta presión se utiliza para regular la cantidad de vapor que ingresa al cilindro a alta presión. Durante el funcionamiento de la unidad, el actuador hidráulico actúa como un dispositivo de elevación mecánica que permite que el borde guía de la válvula se mueva arriba y abajo a lo largo de la ranura guía, controlando así el grado de apertura de la válvula. Durante el funcionamiento de la unidad, el vapor a alta temperatura que actúa sobre las válvulas de regulación es de 16,7 MPa y 537 °C; los salientes de guía soportan principalmente las tensiones térmicas y ciertas tensiones de cizallamiento circunferencial. El diámetro de la unión entre la placa del válvula y el asiento del válvula en la válvula reguladora de alta presión número 1 es de 170 mm. La estructura de la placa del válvula se muestra en la Figura 1. Las dimensiones de los salientes guía son de 55 mm × 30 mm × 10 mm (altura × ancho × grosor). El material del disco de la válvula es acero aleado 20Cr3MoWVA. Para mejorar su resistencia a la erosión causada por el vapor, su superficie se somete a un tratamiento de nitruración a altas temperaturas. 1.2 La selección de los materiales para el soldado por acumulación y del equipo de soldadura se realiza en función de las condiciones de funcionamiento de la válvula. El pico guía de la disca de la válvula debe tener una resistencia suficiente a altas temperaturas, además de contar con una cierta resistencia al desgaste. Dada la urgencia en las reparaciones de la unidad, no fue posible adquirir los materiales más adecuados. Por lo tanto, siguiendo los principios para la selección de materiales para soldadura por capas, así como el análisis de las propiedades mecánicas de dichos materiales, se eligió el alambre de soldadura TIG-R34 (12Cr2MoWVTIB, Φ2.5 mm), cuyas características son similares a las del material base. El equipo de soldadura utiliza el Lincoln V300-1 y herramientas complementarias para soldadura por arco de argón ； Para el monitoreo de la temperatura se utiliza un termómetro por infrarrojos MX2 de Estados Unidos. 2 Análisis de las propiedades de soldadura: Se calcula mediante la fórmula del equivalente al carbono. La característica principal del material 20Cr3MoWVA es que contiene una gran cantidad de carbono y elementos aleantes. Durante el proceso de soldadura, en la zona de soldadura y en la zona sometida a tratamiento térmico, es fácil que se forme una estructura endurecida. Cuando la rigidez de la pieza a soldar y las tensiones en las uniones son elevadas, es probable que aparezcan grietas por enfriamiento. Las discos de válvula tratados con nitruración presentan una dureza superficial de hasta HV900, lo que hace que sea muy fácil que se formen grietas durante el proceso de soldadura. 3 Proceso de soldadura por capas 3.1 Secuencia del proceso: lijado y limpieza previos a la soldadura – precalentamiento – soldadura por capas – tratamiento térmico posterior a la soldadura – mecanizado posterior a la soldadura. 3.2 Preparación previa a la soldadura: primero, se debe pulir completamente la zona a soldar con una esmeriladora angular, con el fin de eliminar la capa de nitruración en un área de 20 mm alrededor de dicha zona. La profundidad de pulido debe ser superior a 0,4 mm. También es necesario medir el valor de dureza de la zona pulida, asegurándose de que cumpla con los requisitos de HB185–321 en la zona donde se realizará la soldadura. De acuerdo con la norma de inspección JB4730‑94, se debe verificar que la superficie del saliente guía, después del pulido, no presente defectos como grietas o inclusiones; se considera que cumple con los requisitos si alcanza el nivel I. Luego, se limpia con propano la zona de soldadura de la válvula y un área de 50 mm a su alrededor, para asegurarse de que no haya agua, aceite u otros contaminantes ； Use papel de lija para eliminar la grasa, el óxido y otras impurezas de la superficie del alambre de soldadura por arco de argón. 3.3 El proceso y los parámetros de soldadura consisten en utilizar una llama de oxígeno-acetileno para precalentar la pieza antes de la soldadura. La temperatura de precalentamiento es de 350 a 400 °C; se utiliza un termómetro para medir dicha temperatura. La zona de soldadura de la disca de la válvula queda expuesta, mientras que las demás partes se cubren con tela de asbesto para evitar quemaduras por arco eléctrico. Parámetros del proceso: I = 80–90 A; flujo de argón: 8–10 L/min; conexión en corriente continua; rango de voltaje: 10–15 V; velocidad de soldadura: 30–45 mm/min. Ancho de cada oscilación: ≤10 mm; espesor de cada capa de recubrimiento: ≤4 mm. Se inicia el soldado una vez que se alcanza la temperatura de precalentamiento; la temperatura entre capas se mantiene entre 300 y 400 °C. Durante el proceso de soldadura no se permiten defectos de ningún tipo. Es necesario verificar especialmente las zonas donde comienza y termina el soldado; en caso de detectarse algún defecto, se debe eliminar de inmediato con una pulidora angular. Para garantizar el margen de mecanizado, según las dimensiones indicadas en el dibujo, el diámetro exterior aumenta 5 mm, el diámetro interior disminuye 5 mm, y la altura de la capa depositada es de 13 mm. Una vez completada la soldadura en un lado, se procede a hacerlo en el otro. Una vez completada la soldadura, se cubre la zona soldada con algodón refractario de aluminosilicato para un enfriamiento lento. Cuando la temperatura de la zona soldada llega a los 100–150 °C, se procede inmediatamente a un tratamiento térmico local posterior a la soldadura. El tratamiento térmico se realiza mediante calentamiento con llama a 640–660 °C, manteniendo esa temperatura durante 30 minutos. Se utiliza un termómetro para controlar la temperatura; tanto la velocidad de calentamiento como la de enfriamiento deben ser menores a 300 °C/h. Al enfriarse hasta por debajo de 300 °C, no es necesario controlar la temperatura. Durante el enfriamiento, se utiliza una manta de fibras de aluminosilicato para acelerar el proceso de enfriamiento de manera controlada. 4 Inspección posterior a la soldadura: Una vez que se ha completado el recubrimiento por soldadura y el mecanizado de la placa del vávula, se realizan pruebas de inspección por penetración y ultrasonido. Los soldados no presentan defectos como grietas, inclusiones o poros; la calidad del recubrimiento cumple con los requisitos del nivel I de la norma JB4730‑94 ； Se realizaron pruebas de dureza en la superficie mecanizada; su valor promedio de dureza fue de HB241, lo cual es similar al valor de dureza del material original. Esto cumple con los requisitos de rendimiento del componente. 5 Conclusiones sobre la reparación por capas superpuestas del válvula de regulación de alta presión: Tras casi 1 año de funcionamiento tras la reparación por soldadura de la válvula principal de alta presión número 1 de la unidad número 2, se realizó un examen detallado durante la reparación general de la unidad. No se detectaron ningún problema en los bordes elevados de la válvula, a pesar de los 5.616 horas de funcionamiento. Se puede concluir que el proceso de soldadura por electrodo con alambre TIG-R34 para el material 20Cr3MoWVA es razonable y viable, siempre y cuando se realice un precalentamiento a 350–400 °C, seguido de un tratamiento a 640–650 °C después de la soldadura, durante 30 minutos. No solo permite que la válvula de regulación principal de alta presión regule adecuadamente el vapor, sino que también ahorra decenas de miles de yuanes.