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采用电火花堆焊（ESD）工艺修复电厂蒸汽轮机壳体密封面
中国农机院表面工程技术研究所汪瑞军徐林
一、前言
万KW发电机组蒸汽轮机转速为10000转/分钟，工作压力为15kgf/cm2。由于铸铁壳体密封面因高压蒸汽冲蚀泄露，末级排气部位高压蒸汽（7～8kgf/cm2）串入压力为负672mm贡柱的真空密封带，造成汽轮机出力下降。当地电力研究院科研人员采用我所研制电火花堆焊设备成功修复严重冲蚀铸铁密封面，保证设备正常运行。
二、修复要求
根据甲方要求，修复工艺必须满足以下要求：
必须采用能与铸铁母材形成冶金结合的修复工艺。
热影响区不产生白口组织。
修复不应引起壳体变形，残余应力小。
如采用焊接工艺，不允许出现咬边、裂纹、气孔等缺陷。
修复面可以采用手工方法加工并达到密封面配合精度。
修复工作必须在现场进行。
修复装机时间为100小时。
图（1）是高压蒸汽流对铸铁壳体密封面冲蚀后形成的典型冲蚀磨损，冲蚀坑最深达到的3mm。

图（1）
三、修复工艺及过程
根据我所以往电厂汽轮机不见修复经验，采用电火花堆焊Ni基材料修复冲蚀缺陷，能够满足甲方要求。
3.1电火花堆焊工艺特点：
易于操作。
携带方便。
可在现场操作,不必拆卸大型机械。
热输入极低,消除变形、气孔、皱缩,和内应力。
不需事先和事后热处理。
产生扩散层,连接优异。
可消耗性电极为旋转式,沉积效率高,涂层质量好。
输出功率大,所产生的扩散层足以形成厚涂层。
Ar、He等惰性气体保护使沉积层和堆焊层厚且质量好。
调整输出功率及频率,能得到再现性好的涂层厚度和表面粗糙度。
涂层终加工余量很小,节约时间。
在磨损掉的涂层上能重复堆焊层。
不污染环境。不产生有毒气体、液体,或讨厌的气味与噪音。

和其他表面强化技术的比较

方法条目电火花沉积堆焊镀铬热喷涂CVD和
PVDTD工艺
（盐浴）氮化焊接
操作5131113热输入5531111结合5123555现场工作5131115地区限制5642115堆焊4251115投资5131115处理费用5531145（最佳、适合或最便宜:5←→1:最差、不适合或最贵）

冲蚀部位位于汽轮机末级巴氏合金瓦位置附近，冲蚀面积在长400mm，宽150mm的区域。如果全面修复，工程量太大，工期不足。经甲乙双方认可，在冲蚀区域真空带边缘堆焊合金。
3.2修复过程：
清洗、清理
使用丙酮清洗泄露部位，并采用氧乙炔火焰烘烤，以去除油污。使用砂纸清理泄露部位表面，使母材显露金属光泽。
堆焊：
根据ESD工艺手册，选定参数，堆焊。
手工修复
使用锉刀修磨堆焊层至略高于母材基准面，用大型钳工平尺加红丹粉研出高点后，采用油石研磨，反复以上过程达到密封面原始尺寸。
图（2）是ESD修复现场，图（3）是ESD堆焊区。

四、结论
采用电火花堆焊工艺修复汽轮机铸铁壳体密封面冲蚀部位，工艺简单，现场工作容易，工期短，成本低。堆焊层无残余应力，是一个值得推广的新工艺。