15Cr1Mo1V钢透平叶片焊修复方案

在高温高压环境下长期运行的透平机组，其叶片承受着复杂的热应力、机械应力和腐蚀性介质的共同作用，极易产生裂纹、磨损甚至局部断裂。尤其在服役周期较长或运行环境恶劣的机组中，叶片损伤已成为影响设备安全性和经济性的关键问题。传统更换新叶片的做法不仅成本高昂，且周期较长，难以满足现代电力、石化等行业的连续运行需求。因此，采用科学合理的焊接修复技术，恢复叶片原有性能，已成为延长设备寿命、降低运维成本的重要途径。在众多高温合金材料中，15Cr1Mo1V钢因其优异的高温强度、抗蠕变性能和良好的组织稳定性，广泛应用于中高温透平叶片的制造。针对该材料的修复，需综合考虑其化学成分、热物理性能、焊接性以及服役环境，制定系统、可靠的焊修复方案。

首先，焊接前的评估与准备至关重要。修复前必须对损伤叶片进行无损检测，如超声波探伤、渗透检测或射线检测，以准确判断裂纹深度、长度及分布情况。同时，采用金相分析和硬度测试，评估母材的组织退化程度，判断是否因长期高温运行导致珠光体球化或碳化物析出，从而影响焊接质量。若损伤区域位于叶根、叶顶或进汽边等高应力区，应优先采用局部切除或开槽的方式彻底清除缺陷，避免残余缺陷在焊接热循环下扩展。此外，修复前需对叶片整体进行预热，预热温度控制在250℃～300℃之间，以降低焊接过程中的热应力，防止冷裂纹产生。

在焊接材料选择上，15Cr1Mo1V钢属于珠光体耐热钢，焊接性较差，尤其在厚截面区域易出现淬硬组织和氢致裂纹。因此，应选用与母材成分匹配的低氢型焊条或焊丝，如E5515-B2或ER55-B2。这类材料具有较低的氢含量和良好的塑韧性，能够有效抑制冷裂纹。若采用气体保护焊（如MAG或TIG），需严格控制保护气体纯度（Ar≥99.99%）和流量，防止空气侵入造成气孔和氧化。焊丝直径一般选择Φ2.4～Φ3.2mm，以兼顾熔敷效率和成形质量。

焊接工艺方面，推荐采用多层多道焊，严格控制层间温度在250℃～350℃之间，避免过高导致晶粒粗化，过低则增加氢致裂纹风险。每道焊缝焊后应立即进行锤击消应力处理，以释放焊接残余应力，提高接头塑性。焊接电流应适中，避免过大导致母材稀释率过高，影响接头性能。对于角焊缝或过渡区域，应采用小线能量焊接，以减少热影响区（HAZ）的晶粒长大和脆化倾向。焊后必须进行整体去应力退火处理，温度控制在680℃～700℃，保温时间根据叶片厚度确定（通常为1小时/25mm），然后随炉缓冷至300℃以下出炉，以消除焊接应力并改善组织。

修复后的质量检验是确保修复可靠性的关键环节。除常规的无损检测外，必须对焊缝及热影响区进行金相分析，确认是否存在马氏体、未回火组织或晶间裂纹。硬度测试应沿焊缝中心线至母材进行多点测量，确保硬度值不超过350HV，避免局部硬化导致应力集中。对于关键部位，建议进行高温持久强度试验或热疲劳试验，验证修复接头的长期服役能力。

此外，修复后的叶片需进行动平衡校验。焊接过程中局部加热可能导致叶片变形，影响转子平衡。通过精密测量和质量补偿，确保修复后的叶片与原转子匹配，避免运行中产生振动，影响机组稳定性。

最后，建立完整的修复档案，记录焊接参数、热处理曲线、检测结果及操作人员信息，为后续维护和寿命评估提供数据支持。实践表明，采用上述系统性修复方案，15Cr1Mo1V钢透平叶片的修复成功率可达90%以上，修复后叶片在600℃以下高温环境中可稳定运行超过5万小时，经济性和可靠性均优于更换新叶片。

综上所述，15Cr1Mo1V钢透平叶片的焊接修复是一项集材料科学、焊接工艺与质量控制于一体的复杂工程。唯有通过科学评估、合理选材、规范操作和严格检验，才能实现叶片性能的全面恢复，为工业设备的高效、安全运行提供坚实保障。