叶片是汽轮机中将气流的动能转换为有用功的极其重要的部件．按照叶片的工作条件，叶片分为：与转子相连接并一起转动的动叶及与静子相连接处于不动状态的静叶（又称导叶）。不同功率的汽轮机中，处于不同级的叶片因工作条件不同，动叶与静叶具有各种不同的结构、尺寸及固定的方法。高温高压汽轮机的所有叶片都是在高温高压蒸汽的长期作用下工作的。叶片是在运动着水蒸气介质中工作的，而各级的水蒸气状态是不一样的。在大多数级中，叶片是在过热蒸汽中工作，而末级叶片是在湿蒸汽中工作的，由于湿度大及水蒸气中含有盐类及氧，使得后级叶片为一层电解质所包裹，因而会产生电化学腐蚀和水滴冲刷磨损。机组在２００７年１０月份的大修中，揭缸检查后发现低压正反向末级叶片因电化学水蚀和水滴冲刷磨损严重，部分钎焊的的司太立合金片钎焊部位裂开，严重影响机组的效率和安全。因腐蚀严重的叶片有５０片，结合经济性和保证安全性（只要保证修复工艺修补，能确保其使用安全性）的情况下，讨论商定对腐蚀严重的末级叶片打磨清理后重新堆焊修补，受损基材用与１Cr13钢相匹配的焊材ＥＲ－４１０堆焊，水蚀区域把司太立合金片钎焊改为直接用司太立６连铸铸棒钴基合金堆焊，用此种工艺修复能使叶片更好的抗水蚀。

司太立合金片钎焊用来叶片防水蚀修复为上世纪普遍用的焊接修复工艺，由于合金片钎焊，往往会造成钎焊内部结合不良，水蚀会渗过钎焊部位将叶片腐蚀，长期高速运转会使合金片脱落，严重影响机组的安全运行。用司太立６连铸铸棒钴基合金直接堆焊，只要工艺得当则有效的与母材结合，不可能发生脱落，并且各方面性能都大大优于合金片钎焊。但是由于司太立６连铸铸棒和叶片母材１Ｃｒｌ３，化学成分不同，而且物理性能差别较大，为异类异种钢焊接，焊接难度较大。

难点分析化学成分的不同，由于母材和熔敷金属的合金有明显的差别（见表１），熔敷金属和母材熔化区化学成分的浓度相互稀释，最终造成焊接堆焊的金相组织不一样，力学性能也不一样。焊接时熔合区发生碳扩散现象，脱碳层软化，降低堆焊部位高温持久强度，抗腐蚀性能和冲击韧性。１Ｃｒｌ３和司太立６化学成分见表ｌ。

物理性能的差别，使母材和司太立６连铸铸棒钻基合金膨胀系数不同（见表２），从表２看出司太立６连铸铸棒钴基合金的线膨胀系数比叶片１Ｃｒｌ３大，且温度越高，司太立６连铸铸棒钴基合金线膨胀系数越大，因膨胀系数的不同，会导致冷却后产生残余内应力，产生冷裂纹。末级叶片和司太立６连铸铸棒的线膨胀系数见表２。

工艺要领由于６００ＭＷ机组叶轮直径大，质量重，厚度较厚，末级叶片长９０５ｒａｍ，因此线速度相对较大，所以要求焊缝晶粒细小，组织均匀，力学物理性能要好，焊接修复后要求残余应力和残余变形小，能满足高速旋转的要求。所以，用司太立６连铸铸棒钴基合金直接堆焊来说防止冷裂纹，控制变形和提高冲击韧性必须注意的问题。焊接时应严格限制其预热温度和层间温度，焊接热输入量大，焊缝金属在高温（１１００℃以上）停留时间长，晶粒长大变脆，致使焊缝韧性降低并且产生变形。降低焊接热输入量，要综合考虑调节焊接电流和焊接速度两个参数，不能单纯的降低焊接电流。若焊接电流降得过低，由于司太立６连铸铸棒钴基合金焊接性差，熔池的铁水黏度大，流动性差，易造成未焊透、未熔合等缺陷。焊接电流应控制在保证铁水拉得开，熔池清晰，熔合良好，在此前提下，提高焊接速度，减少焊层厚度，厚度控制在２．０ｒａｍ，由于焊缝较长采用分段倒退焊，达到降低焊接线能量又能充分熔合的目的。

工艺分析１Ｃｒｌ３为含Ｃｒ量在１３％左右的马氏体不锈钢，具有较好的耐腐蚀性能，较高的韧性和冷变形，减振性很好，热强性可在４５０℃以下使用，广泛用于汽轮机叶片材料、用于４５０℃以下汽轮机动静叶片、压气机导向叶片及其他耐腐蚀零件。

根据国际焊接协会碳当量公式：

得到母材１Ｃｒｌ３钢的碳当量值为2.7％，大大超过Ｏ．４％，焊接性均较差。此外，再根据伊藤公司的冷裂纹敏感系数计算公式：

得到母材１Ｃｒｌ３钢的Ｐｅｒｕ＝０．８，所以冷裂纹倾向较大，焊前必须进行预热，焊后进行热处理。根据ＤＬ／Ｔ火力发电厂焊接热处理技术规程，１Ｃｒｌ３钢的预热温度为-℃，焊后热处理温度在-℃。

司太立６连铸铸棒在钴基合金中是使用最广泛的一种，碳及钨含量适中，韧性较好。在８００℃以下的相当宽的温度范围内，具有优良的耐腐蚀、耐高温、抗冲击和抗粘着磨损性能。堆层可进行机械加工。根据焊材供应商提供，焊接时一般预热到２５０．３５０℃，堆焊层间温度为３００℃，焊后预热应立即进行热处理热处理温度不超过６８０℃。

根据以上母材和焊材的预热和热处理要求相结合，故在堆焊时制定预热温度为３００℃，焊后热处理温度为６８０℃。

焊接工艺焊前准备工序用氧．乙炔火焰加热需返修叶片的钎焊司太立合金片，取下合金片，并打磨原钎焊部位，去处钎料包括脱落司太立合金片的叶片）；电动砂轮打磨进汽侧水蚀区域，使之露出金属光泽，边缘部位应圆滑过渡，不得有尖角，尽量去处水蚀痕迹；用放大镜检查焊接区域，若有缺陷，打磨去除缺陷，并用着色探伤确认缺陷已去除干净后再进行下道工序：用丙酮清洗干净水蚀区域，去除油、锈等污物；焊接焊接方法的选择ＧＴＡＷ２．焊接设备选用ＺＸ７－４００ＳＴＧ焊机，该焊机带高频引弧及自动衰减装置，氩弧焊设备。焊接材料的选择用于受损基材部位ＥＲ－４１００２．４ｍｍ

用于水蚀区域表面层司太立６连铸铸棒钴基合金０.３-２ｍｍ

焊前预热因叶片位置不能用用履带包围进行电加热，所以用氧．乙炔进行加热预热，增加了难度，必须用熟练的风焊工进行操作，边加热边用测温仪测温，加热预热温度２５０．３５０℃。（条件允许最好电加热进行加热）。

焊接参数电流７５．１２０Ａ氩气流量８．１０Ｌ／ｍｉｎ

焊接顺序；从坡口内侧至外分道堆焊，每段焊缝长度不得超过５０ｍｍ，采用分段倒退焊，先用ＥＲ＿４１０焊丝焊填充受损基材，然后用司太立６焊丝堆焊水蚀区域表面层，表面层堆焊３－４ｒａｍ。焊接时焊接时要采用小线能量，采用多层多道焊，道间温度控制在２５０℃之间，必要时用远红外测温仪进行测温，多层多焊道应避免应力集中，一叶叶片焊接完成后，焊接下一只叶片必须间隔４５。以上，以分散热量，减少变形。

７焊接完成后用硅酸铝保温材料包裹缓冷，缓冷至马氏体转变温度以下１５０。Ｃ左右，焊接区域立即用氧．乙炔中性火焰进行回火热处理，注意必须要均匀升温，由熟练的风焊工操作，用测温仪不断测温，控制温度。热处理温度为６８０℃，维持温度１５．２０分钟后用保温棉包裹紧，缓冷至室温。热处理工艺曲线见图ｌ。

待叶片冷至室温后按叶片线形打磨补焊区域并抛光。

焊后检验对所有叶片都进行了着色探伤和射线探伤检查，未发现裂纹等超标缺陷，射线拍片评级都在二级以上，质量检验结果合格；硬度测试结果为母材ＨＶ２０９，熔合区ＨＶ２６４，焊缝ＨＶ２８４，都在合格范围内；叶片频率根据规程为８５～９８Ｈｚ，焊前实测为８９．３～９４．３Ｈｚ，焊后实测为８８．１￣９３．１Ｈｚ，分散度实测为５．５％，小于规定值８％，亦为合格；动平衡ｊ转子在３０００ｒ／ｒａｉｎ转速下进行高速动平衡，经校正后轴承座振动速度有效值Ｖｒｍｓ＜１．８０ｍｍ／Ｓ，合格；金相组织：焊缝为低碳回火索氏体＋少量６铁素体，晶粒度５级；过热区为粗大的有位向的回火索氏体，晶界有碳化物析出，晶粒度５级；母材为回火索氏体，热影响区为ｌｍｍ。

结论在叶片水蚀部位用司太立６连铸铸棒钴基合金直接堆焊替代司太立合金钎焊，大大提高了防水蚀能力，提高机组运行的安全性和经济性，本文为今后６００ＭＷ汽轮机转子叶片在检修堆焊修复得以借鉴和参考。