T-CEC 1109-2025 电站设备球墨铸铁件焊接修复技术导则

T/CEC1109—2025电站设备球墨铸铁件焊接修复技术导则TechnicalGuideforWeldingRepairofDuctileIronCastingsforPowerStationEquipment2025-XX-XX发布2025-XX-XX实施中国电力企业联合会发布中国标准出版社出版前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国电力企业联合会提出并归口。本文件起草单位：国网电力科学研究院有限公司、中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司、国家电网有限公司火力发电事业部、南方电网电力调度控制中心、清华大学能源与动力工程系、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、东方汽轮机有限公司、上海电气电站设备有限公司、江苏神通阀门股份有限公司、浙江三方阀门股份有限公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、国网山东省电力有限公司电力科学研究院、中国能源建设集团天津电力建设有限公司。本文件主要起草人：张军、李丽、王浩、刘峰、陈涛、赵磊、孙健、周明、吴亮、郑伟、马强、朱芳、陈明、王丽、郭涛。本文件规定的内容符合国家有关法律法规、电力行业相关标准及电站设备球墨铸铁件焊接修复的设计、施工、检验全流程需求，没有侵犯他人合法权益，中国电力企业联合会在自愿基础上作出本承诺，并对承诺内容的真实性负责。1范围本文件规定了电站设备中球墨铸铁件焊接修复的总则、焊接修复前期准备、焊接材料选用、焊接工艺要求、焊接操作规范、焊后处理、检验与验收、安全与环保及质量保证等相关技术内容。本文件适用于火力发电厂、水力发电厂、核电站辅助系统等电站设备中，材质为球墨铸铁（包括QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT600-3等常用牌号）、工作温度≤450℃、承受压力≤10.0MPa的承压及非承压球墨铸铁件的焊接修复，包括铸件缺陷（气孔、砂眼、裂纹、缩孔、夹渣等）的修复及服役过程中损坏件的修复。本文件不适用于以下场景的焊接修复：a）球墨铸铁件裂纹长度超过件体厚度3倍或贯穿件体的致命缺陷修复；b）工作温度＞450℃、承受压力＞10.0MPa的关键承压球墨铸铁件修复；c）腐蚀、磨损导致件体壁厚减薄超过设计壁厚20%的球墨铸铁件修复；d）爆炸危险环境、强腐蚀环境下服役的球墨铸铁件焊接修复。国际标准分类号：25.160.10（焊接工艺）；77.140.80（铸铁制品）；中国标准分类号：J33（焊接与切割）、F20（电力系统）；国民经济分类：D442（电力供应）、C344（通用设备制造）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则GB/T9440—2010可锻铸铁件GB/T1348—2019球墨铸铁件GB/T5117—2012非合金钢及细晶粒钢焊条GB/T5118—2012低合金钢焊条GB/T10045—2001碳钢药芯焊丝GB/T14957—1994熔化焊用钢丝GB/T19866—2018焊接工艺评定规程GB/T3375—1994焊接术语GB/T6402—2018钢锻件超声波检测方法及验收等级GB/T9444—2019铸钢件磁粉检测GB/T9443—2008铸钢件渗透检测DL/T869—2015火力发电厂焊接技术规程DL/T5011—2019电力建设施工质量验收规程第2部分：锅炉机组DL/T5031—2014电力建设施工质量验收规程第3部分：汽轮发电机组T/CEC5002—2021电力工程电气设备选型标准JB/T6044—2016铸件缺陷修补技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1电站设备球墨铸铁件ductileironcastingsforpowerstationequipment用于电站锅炉、汽轮机、发电机、管道系统、阀门等设备中的球墨铸铁制品，主要包括阀体、阀盖、法兰、底座、支架、泵体等，分为承压件和非承压件，需满足电站设备长期稳定运行的力学性能和工况要求。3.2焊接修复weldingrepair采用焊接方法，对电站设备球墨铸铁件的制造缺陷（气孔、砂眼、裂纹等）或服役过程中产生的损坏（磨损、裂纹、腐蚀等）进行修补，使铸件恢复原有尺寸、形状和使用性能的工艺过程。3.3预热preheating焊接前，对球墨铸铁件待焊区域及周边一定范围进行加热，控制加热温度和保温时间，降低焊接应力，防止焊接裂纹产生的工艺措施。3.4焊后热处理post-weldheattreatment焊接完成后，对焊接接头及周边区域进行加热、保温、冷却的热处理工艺，用于消除焊接应力、改善焊缝组织、提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性。3.5焊接工艺评定weldingprocedurequalification为验证焊接工艺的正确性和可靠性，按照预定的焊接工艺参数进行焊接试验，并对焊接接头进行检验，确认其满足设计要求和相关标准的过程。3.6焊接缺陷weldingdefect焊接过程中或焊接完成后，在焊接接头或周边区域产生的不符合设计要求和相关标准的缺陷，包括裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边等。3.7球化率nodularity球墨铸铁中球状石墨占石墨总量的百分比，是衡量球墨铸铁质量的重要指标，直接影响铸件的力学性能和焊接性能。4总则4.1基本原则4.1.1安全优先原则：焊接修复全过程应优先保障人员安全、设备安全和施工安全，杜绝火灾、触电、中毒等安全事故，防止焊接过程中铸件损坏加剧。4.1.2质量可靠原则：焊接修复应确保焊缝质量符合本文件及相关标准要求，修复后的球墨铸铁件应具备与原铸件相当的力学性能、密封性能和使用寿命，满足电站设备运行工况需求。4.1.3规范统一原则：焊接修复的工艺、材料、操作、检验等环节应严格遵循本文件及相关国家标准、行业标准，确保工艺统一、操作规范、检验标准一致，数据可追溯。4.1.4适用性原则：焊接修复工艺应根据球墨铸铁件的材质、缺陷类型、缺陷大小、服役工况等因素合理选择，确保修复方案科学可行，避免过度修复或修复不足。4.1.5环保合规原则：焊接修复过程中产生的废气、废渣、废水等污染物应按照环保要求进行处理，符合国家和地方环保标准，减少对环境的影响。4.2适用场景本文件适用于电站设备球墨铸铁件的制造阶段缺陷修复、安装阶段损坏修复及服役阶段维护修复，包括但不限于：a）电站阀门（阀体、阀盖）的砂眼、气孔、裂纹修复；b）汽轮机、发电机底座、支架的裂纹、磨损修复；c）电站管道法兰、弯头的腐蚀、裂纹修复；d）泵体、泵盖等铸件的制造缺陷及服役损坏修复。4.3修复分级根据球墨铸铁件的重要程度、缺陷类型及影响范围，将焊接修复分为三级：4.3.1一级修复：适用于关键承压球墨铸铁件（如主蒸汽管道法兰、高压阀门阀体）的轻微缺陷修复，修复后需进行全面检验，确保满足承压要求。4.3.2二级修复：适用于一般承压球墨铸铁件（如低压管道阀门、泵体）的中等缺陷修复，修复后需进行常规检验，确保质量合格。4.3.3三级修复：适用于非承压球墨铸铁件（如支架、底座）的缺陷修复，修复后进行外观检验，确保满足使用功能要求。5焊接修复前期准备5.1缺陷检测与评估5.1.1修复前，应对球墨铸铁件进行全面缺陷检测，明确缺陷的类型、位置、大小、深度及分布情况，检测方法应符合本文件第8章的规定。5.1.2对检测出的缺陷进行评估，判断缺陷是否可修复：可修复缺陷应满足本文件1.3条的规定，不可修复缺陷应报废处理，严禁强行修复。5.1.3缺陷评估后，应编制详细的焊接修复方案，明确修复工艺、焊接材料、预热温度、焊后热处理要求、检验标准等内容，方案经审批合格后方可实施。5.2铸件表面处理5.2.1清除待焊区域及周边50mm范围内的油污、铁锈、氧化皮、涂料等杂物，采用喷砂、打磨等方式，使待焊表面露出金属光泽，表面粗糙度应不大于Ra25μm。5.2.2对于裂纹缺陷，应沿裂纹方向开V型或U型坡口，坡口角度为60°～80°，坡口深度应大于裂纹深度2～3mm，坡口边缘应光滑、无毛刺，避免应力集中。5.2.3对于气孔、砂眼等体积缺陷，应采用打磨、气割等方式清除缺陷，清除范围应大于缺陷边缘5～10mm，确保缺陷彻底清除，清除后表面应平整、无残留缺陷。5.3焊接设备准备5.3.1焊接设备应选用符合相关标准要求的交流弧焊机、直流弧焊机或气体保护焊机，设备性能稳定，电流、电压调节灵活，满足焊接工艺要求。5.3.2焊接设备使用前应进行全面检查，确认设备无故障，电缆、接头连接牢固，接地可靠，防止触电事故发生。5.3.3配备必要的辅助设备，包括预热设备（电加热器、火焰加热器）、焊后热处理设备、测温仪器（热电偶、红外测温仪）、打磨工具、检测工具等，所有设备应经校验合格后方可使用。5.4人员准备5.4.1焊接操作人员应具备相应的焊接资格证书，熟悉球墨铸铁焊接工艺，掌握焊接操作技能，能够熟练处理焊接过程中出现的异常情况。5.4.2检验人员应具备相应的检验资格证书，熟悉缺陷检测方法和检验标准，能够准确判断焊接质量。5.4.3焊接修复前，应对操作人员、检验人员进行技术交底，明确修复方案、工艺要求、质量标准及安全注意事项。6焊接材料选用6.1选用原则6.1.1焊接材料的性能应与球墨铸铁件的材质相匹配，确保焊接接头的力学性能、耐腐蚀性不低于原铸件，焊接材料的强度、韧性应适应球墨铸铁的焊接特性，防止焊接裂纹产生。6.1.2焊接材料应符合相关国家标准要求，具有产品合格证、材质证明等文件，严禁使用不合格焊接材料。6.1.3根据焊接方法、修复级别及工况要求，合理选择焊接材料的类型和规格，优先选用低氢型焊接材料，减少焊接气孔和裂纹的产生。6.2焊条选用6.2.1手工电弧焊时，应选用球墨铸铁专用焊条，常用焊条型号及适用范围应符合表1的规定。焊条型号适用球墨铸铁牌号适用工况焊接位置Z116QT400-18、QT450-10低温、承受冲击载荷的非承压件平焊、立焊、横焊Z146QT500-7、QT600-3常温、中等载荷的承压件及非承压件平焊、立焊、横焊、仰焊Z208各类球墨铸铁件常温、低载荷的非承压件修复平焊、立焊Z308各类球墨铸铁件关键承压件、高载荷件修复平焊、立焊、横焊、仰焊6.2.2焊条使用前应进行烘干处理，低氢型焊条烘干温度为350～400℃，保温时间为1～2h；非低氢型焊条烘干温度为100～150℃，保温时间为0.5～1h，烘干后应放在保温桶内，随用随取。6.3焊丝选用6.3.1气体保护焊、埋弧焊时，应选用与球墨铸铁材质匹配的焊丝，常用焊丝型号及适用范围应符合表2的规定。焊丝型号适用球墨铸铁牌号焊接方法适用工况H08Mn2SiAQT400-18、QT450-10气体保护焊、埋弧焊常温、低载荷件修复H10MnSiMoQT500-7、QT600-3气体保护焊、埋弧焊常温、中等载荷承压件修复ERNiFe-CI各类球墨铸铁件气体保护焊关键承压件、高韧性要求件修复6.3.2焊丝使用前应清除表面的油污、铁锈、氧化皮等杂物，确保焊丝表面清洁，避免影响焊接质量。6.4保护气体选用6.4.1气体保护焊时，保护气体应选用氩气（Ar）或氩气+二氧化碳（Ar+CO₂）混合气体，氩气纯度应不低于99.99%，混合气体中CO₂含量为20%～30%。6.4.2保护气体的流量应根据焊接电流、焊丝直径及焊接位置合理调整，一般为15～25L/min，确保焊接区域得到有效保护，防止气孔产生。7焊接工艺要求7.1焊接方法选择根据球墨铸铁件的缺陷类型、大小、位置及修复级别，合理选择焊接方法，常用焊接方法及适用范围应符合表3的规定。焊接方法适用缺陷类型适用修复级别适用焊接位置手工电弧焊裂纹、气孔、砂眼、夹渣等各类缺陷一级、二级、三级平焊、立焊、横焊、仰焊气体保护焊细小裂纹、气孔、表面缺陷一级、二级平焊、立焊、横焊埋弧焊大面积缺陷、厚壁件缺陷二级、三级平焊7.2预热工艺7.2.1焊接前必须对球墨铸铁件待焊区域进行预热，预热温度应根据铸件材质、壁厚及缺陷大小合理确定，一般为150～350℃，具体预热温度应符合表4的规定。球墨铸铁牌号铸件壁厚（mm）预热温度（℃）保温时间（min/mm）QT400-18、QT450-10≤20150～2001～1.5QT400-18、QT450-10＞20～50200～2501.5～2QT500-7、QT600-3≤20200～2501～1.5QT500-7、QT600-3＞20～50250～3001.5～2各类球墨铸铁＞50300～3502～37.2.2预热应采用均匀加热方式，可选用电加热器、火焰加热器等设备，加热范围应覆盖待焊区域及周边100～150mm范围内，确保温度均匀，避免局部过热。7.2.3预热过程中应采用测温仪器实时监测温度，确保预热温度达到规定要求，保温时间满足表4的规定，预热完成后应立即进行焊接，避免温度下降过快。7.3焊接参数控制7.3.1手工电弧焊参数应根据焊条型号、焊条直径、铸件壁厚及焊接位置合理调整，具体参数应符合表5的规定。焊条直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）2.550～8020～248～123.280～12022～2610～154.0120～16024～2812～185.0160～20026～3015～207.3.2气体保护焊参数应根据焊丝直径、铸件材质、焊接位置合理调整，具体参数应符合表6的规定。焊丝直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）保护气体流量（L/min）焊接速度（cm/min）1.280～12020～2415～2010～151.6120～16022～2618～2512～187.3.3焊接过程中应严格控制焊接参数，避免电流过大、电压过高或焊接速度过快，防止出现未焊透、未熔合、咬边等缺陷；同时应控制焊缝成形，确保焊缝宽度、高度符合设计要求，焊缝表面光滑、均匀。7.4焊接层间温度控制7.4.1多层焊接时，层间温度应控制在预热温度的80%～100%，一般为120～300℃，避免层间温度过高导致焊缝组织过热、晶粒粗大，或温度过低导致焊接应力增大、产生裂纹。7.4.2层间焊接间隔时间不宜过长，应在焊缝冷却至层间温度范围内时立即进行下一层焊接，如需暂停焊接，应采取保温措施，防止焊缝骤冷。7.4.3层间焊接完成后，应采用打磨工具清除焊缝表面的焊渣、飞溅物，检查焊缝表面质量，发现缺陷应及时清除后再进行下一层焊接。8焊接操作规范8.1焊接操作基本要求8.1.1焊接操作人员应穿戴好个人防护用品，包括焊接面罩、防护手套、防护鞋、防护服等，防止电弧辐射、高温烫伤、触电等伤害。8.1.2焊接操作应在通风良好的环境下进行，避免在密闭空间内焊接，防止焊接烟尘、有害气体积聚，危害人体健康。8.1.3焊接前应再次检查待焊区域的清洁度、坡口尺寸及预热温度，确认符合要求后再进行焊接。8.1.4焊接过程中应保持焊条（或焊丝）与铸件表面的夹角为45°～60°，焊接速度均匀，运条幅度一致，确保焊缝成形良好。8.2不同缺陷的焊接操作8.2.1裂纹缺陷焊接：应采用分段倒退焊法，从裂纹两端向中间焊接，每段焊接长度为50～100mm，焊接完成一段后应立即进行锤击，消除焊接应力；裂纹较长时，应分段焊接，避免一次性焊接导致应力集中。8.2.2气孔、砂眼缺陷焊接：应采用点焊打底，再进行分层焊接，焊接时应控制焊接电流和速度，确保焊缝填满缺陷，避免产生新的气孔；对于较大的体积缺陷，可采用塞焊法进行修复。8.2.3磨损缺陷焊接：应采用堆焊法，分层堆焊，堆焊厚度应大于磨损厚度2～3mm，堆焊过程中应控制层间温度，避免堆焊层产生裂纹，堆焊完成后应进行打磨，使表面平整，符合尺寸要求。8.3焊接过程中的异常处理8.3.1焊接过程中如出现电弧熄灭、断弧等情况，应立即停止焊接，清除焊缝表面的焊渣、飞溅物，检查坡口情况，重新预热后再进行焊接，避免出现未熔合缺陷。8.3.2如发现焊缝出现裂纹、气孔、夹渣等缺陷，应立即停止焊接，清除缺陷，分析缺陷产生的原因，调整焊接工艺后再进行焊接。8.3.3焊接过程中如出现设备故障，应立即切断电源，停止焊接，排查故障并修复后，方可重新进行焊接。9焊后处理9.1焊后清理9.1.1焊接完成后，应立即清除焊缝表面的焊渣、飞溅物、氧化皮等杂物，采用打磨工具将焊缝表面打磨平整，使焊缝与铸件表面过渡圆滑，无毛刺、咬边等缺陷。9.1.2清理后应检查焊缝表面质量，确认无表面缺陷后，方可进行焊后热处理。9.2焊后热处理9.2.1焊后热处理应在焊接完成后立即进行，对于一级、二级修复的球墨铸铁件，必须进行焊后热处理；三级修复的非承压件，可根据实际情况选择是否进行焊后热处理。9.2.2焊后热处理温度应根据铸件材质、壁厚及焊接工艺合理确定，一般为550～650℃，保温时间为2～4h，具体热处理参数应符合表7的规定。球墨铸铁牌号铸件壁厚（mm）热处理温度（℃）保温时间（h）冷却方式QT400-18、QT450-10≤20550～6002～2.5随炉冷却或空冷QT400-18、QT450-10＞20～50580～6202.5～3随炉冷却QT500-7、QT600-3≤20600～6202～2.5随炉冷却或空冷QT500-7、QT600-3＞20～50620～6503～4随炉冷却9.2.3焊后热处理应采用均匀加热方式，加热速度不宜过快，一般为50～100℃/h，冷却速度也不宜过快，随炉冷却时，冷却速度应控制在30～50℃/h，避免铸件产生裂纹。9.2.4热处理过程中应采用测温仪器实时监测温度，确保热处理温度和保温时间符合规定要求，做好热处理记录。9.3焊后打磨与修整9.3.1焊后热处理完成后，应待铸件冷却至室温，再对焊缝及周边区域进行打磨修整，使焊缝表面平整、光滑，与铸件表面过渡自然，尺寸符合设计要求。9.3.2打磨修整后，应检查铸件的尺寸、形状，确保符合使用要求，对于有密封要求的部位，应进行密封面研磨，确保密封性能。10检验与验收10.1检验分类焊接修复后的球墨铸铁件检验分为外观检验、无损检测、力学性能检验及密封性检验，根据修复级别确定检验项目，具体检验项目应符合表8的规定。修复级别外观检验无损检测力学性能检验密封性检验一级必做必做（超声波+磁粉/渗透）必做必做（承压件）二级必做必做（磁粉/渗透）按需做必做（承压件）三级必做按需做不做不做10.2外观检验10.2.1外观检验应在焊后清理、打磨修整完成后进行，采用目测、尺量的方法，检查焊缝及周边区域的表面质量。10.2.2外观检验合格标准：a）焊缝表面应光滑、均匀，无裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边等缺陷；b）焊缝与铸件表面过渡圆滑，无明显凸起或凹陷，焊缝宽度、高度符合设计要求；c）铸件表面无油污、铁锈、氧化皮等杂物，尺寸、形状符合设计要求。10.3无损检测10.3.1无损检测应在焊后热处理完成后进行，检测方法应根据缺陷类型和铸件厚度合理选择，常用检测方法及适用范围应符合表9的规定。检测方法适用缺陷类型适用铸件厚度（mm）超声波检测内部裂纹、未焊透、夹渣等＞8磁粉检测表面及近表面裂纹不限渗透检测表面裂纹、气孔等不限10.3.2无损检测合格标准：a）超声波检测：按照GB/T6402—2018的规定，缺陷反射波幅不超过标准规定的验收等级，无超标缺陷；b）磁粉检测：按照GB/T9444—2019的规定，无明显可见的磁痕显示，无超标缺陷；c）渗透检测：按照GB/T9443—2008的规定，无明显可见的渗透显示，无超标缺陷。10.4力学性能检验10.4.1力学性能检验应在无损检测合格后进行，可采用拉伸试验、冲击试验、硬度试验等方法，检验焊接接头的力学性能。10.4.2力学性能合格标准：焊接接头的抗拉强度、冲击韧性、硬度应不低于原球墨铸铁件的力学性能要求，具体指标应符合GB/T1348—2019的规定。10.5密封性检验10.5.1对于承压球墨铸铁件，修复后应进行密封性检验，采用水压试验或气压试验的方法，检验焊缝及铸件的密封性能。10.5.2水压试验压力应为铸件设计压力的1.5倍，气压试验压力应为铸件设计压力的1.2倍，试验时间不少于30min，无渗漏、无变形、无破裂为合格。10.6验收合格判定10.6.1焊接修复后的球墨铸铁件，经上述检验项目检验均合格，且相关记录齐全、准确，方可判定为验收合格。10.6.2检验过程中如发现不合格项，应分析不合格原因，采取返工、返修