貫流機(jī)冷卻錐部件的制作工藝

浙江富春江水電設(shè)備股份有限公司 （杭州 311504） 劉莉紅 張 玲 戴方勇

1.概述

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組中采用二次冷卻方式的發(fā)電機(jī)，需要設(shè)置冷卻錐部件，冷卻錐的上游側(cè)與燈泡頭法蘭相連，下游側(cè)與定子外殼通過(guò)法蘭相連，其作用是帶走電磁轉(zhuǎn)換以及軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量和風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的熱量。冷卻錐由兩個(gè)圓錐臺(tái)套合在一起，它們之間設(shè)計(jì)有很多根方形的隔板（水腔隔板），隔板與內(nèi)外錐臺(tái)形成封閉的水腔，通過(guò)水的流動(dòng)帶走機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，達(dá)到讓發(fā)電機(jī)及其輔助設(shè)備在其內(nèi)安全運(yùn)行的目的。

冷卻錐在制作過(guò)程中存在兩大難點(diǎn)：一是復(fù)合鋼板的對(duì)接焊縫，二是水腔隔板的制作。以下就這兩大難點(diǎn)分別提出我公司一些制作經(jīng)驗(yàn)，僅供大家分享。

2.復(fù)合鋼板的對(duì)接焊

冷卻錐的外圓錐套為了在提高耐蝕性和抗磨性的同時(shí)節(jié)省材料成本，選用復(fù)合鋼板制作，復(fù)合鋼板材料牌號(hào)為SS400/Sus304L，規(guī)格為R1（t14/2），不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接性比較復(fù)雜，若覆層材質(zhì)選用不當(dāng)或焊接工藝不正確，前者將導(dǎo)致其耐蝕性降低，后者則會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋和焊縫的耐蝕性下降。

我公司在復(fù)合鋼板焊接中，做了如下工藝評(píng)定。復(fù)合鋼板對(duì)接時(shí)，接頭形式及焊接順序如圖1所示。立焊第1、2道后，用碳弧氣刨清根后焊接第3、4道。 電源極性為直流反接， 焊絲為φ1.2mm，焊絲干伸長(zhǎng)15～20mm，采用CO2氣體保護(hù)焊，氣體流量18～20L/min，層間溫度不銹鋼最高100℃，碳鋼最高250℃。 工藝評(píng)定采用的焊接參數(shù)如表1所示。

圖1 工藝評(píng)定接頭形式及焊接順序

表1 焊接參數(shù)

試板焊接后，按照ASME標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，共制作2根拉伸，4根側(cè)彎，焊接工藝評(píng)定合格的接頭力學(xué)性能如表2所示。

表2 焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，焊接接頭的力學(xué)性能優(yōu)于母材，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)， 根據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)判定TFW—309L和TWE—711，焊材用CO2氣體保護(hù)焊焊接SS400/Sus304L復(fù)合鋼板所獲取的接頭力學(xué)性能合格， 滿足了使用性能要求。

3.水腔隔板制作

冷卻錐上的水腔隔板數(shù)量多，單件制作過(guò)程繁瑣且工作量大，為縮短制作周期、降低制作成本、提高生產(chǎn)效率，我們對(duì)冷卻錐水腔隔板下料與組裝工藝進(jìn)行改進(jìn)。

由于水腔隔板的展開(kāi)半徑大（蒼溪機(jī)組的最小展開(kāi)半徑14 000mm，株溪口機(jī)組的最小展開(kāi)半徑為12 479mm），所以株溪口水腔隔板制作時(shí)所處位置半徑均不相同，根據(jù)不同位置的半徑下料、卷制成形，工序繁瑣（見(jiàn)圖2）。蒼溪機(jī)組制作時(shí)，連體斷點(diǎn)下料將兩條割縫合并為一條割縫，并且下料后標(biāo)識(shí)清楚、統(tǒng)一、整齊劃一，省掉整理下料件和反復(fù)做標(biāo)記的時(shí)間（見(jiàn)圖3）。

圖2 單件下料單件矯形 （矯形工作量大）

圖3 整體下料整體卷板（卷制即可成形，不用矯形）

下面以蒼溪機(jī)組的冷卻錐部件上的水腔隔板為例，具體講解水腔隔板如何整體制作。

（1）制作原理 由于水腔隔板展開(kāi)半徑大（15 000mm左右），在展開(kāi)半徑尺寸相差1000mm的情況下，對(duì)成形尺寸影響不大。只要在參與整體組裝時(shí)稍微使用外力即可按圖示尺寸組裝到位。

蒼溪冷卻錐水腔隔板的理論展開(kāi)半徑從小往大如表3所示。

調(diào)整原則為，以P54的展開(kāi)外半徑15 365mm、P55的展開(kāi)內(nèi)半徑15 640mm為基準(zhǔn)，往中間靠136mm。也就是說(shuō)P54的內(nèi)外半徑展開(kāi)長(zhǎng)均加大136 mm， P55 的內(nèi)外展開(kāi)半徑均減小136mm，然后P56～P59均以P55為基準(zhǔn)，半徑逐次分別加53mm；P50～P53均以P54 為基準(zhǔn)，半徑逐次分別減53mm（其中50mm是隔板的寬度，3 mm是數(shù)控切割的切割縫），調(diào)整后下料展開(kāi)半徑尺寸從小到大如表4所示。

（2）單件制作與整體制作的對(duì)比 單件制作的缺點(diǎn)：①板料與板料之間的最小減隙為30mm（數(shù)控切割縫尺寸），且板料與板料之間有兩條切割縫，需要數(shù)控割兩次，如圖4所示。②單件下料由于數(shù)控切割縫大，板料損耗大。③由于水腔隔板數(shù)量多，單件下料的話，需要逐一清渣、標(biāo)識(shí)，工作量大且容易丟失。④水腔隔板數(shù)量多，單件卷壓成形需要的卷制時(shí)間長(zhǎng)。另外由于寬度太窄（單條寬度為50mm ），卷制過(guò)程中容易扭曲。卷制后矯形工作量大。⑤水腔隔板參與整體組裝時(shí)，由于單件尺寸扭曲，即使矯形后扭曲現(xiàn)象有所改善，但組裝時(shí)仍需要較大外力才能按圖組裝到位，故輔助搭板使用量大，取出后留下的焊瘤多，如圖5所示。

表3

表4

整體制作的優(yōu)點(diǎn)：①板料與板料之間的間隙僅需3mm就可以了，且板料與板料之間只需要一條切割縫，數(shù)控割一次即可，相對(duì)單件下料能提高工作效率，如圖6所示。②整體下料，數(shù)控切割縫小，需要的板料尺寸小。相對(duì)單件下料大大提高了板材利用率。③整體下料的話能統(tǒng)一進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并且由于割縫少，鏟磨清渣時(shí)間少，節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，提高工作效率，由于是一個(gè)整體，不會(huì)造成單件遺失。④整體下料，整體卷板成形，不容易扭曲，卷制后不用矯形，且卷板用時(shí)和單個(gè)隔板卷制的用時(shí)一樣。⑤水腔隔板整體卷制成形后，只需將每塊隔板單獨(dú)隔開(kāi)，即可參與整體組裝， 且由于卷制尺寸好，無(wú)須太大外力，就可按圖組裝到位，錐板上需要加搭板和千斤頂?shù)牡胤娇梢詼p少很多，這樣就大大減少了組裝后的焊疤打磨工作量，如圖7所示。

圖4 （板料與板料之間的間隙30mm）

圖5 單件制作狀態(tài)下的隔板組裝

圖6 （板料與板料之間的間隙3mm）

圖7 整體制作狀態(tài)下的隔板組裝

對(duì)比以上單件下料與整體下料的優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，以整體方式下料的方法不僅在下料方面大大節(jié)省下料切割時(shí)間，提高勞動(dòng)效率，而且節(jié)省了鋼板，提高原材料利用率。在卷制成形和組裝過(guò)程中更是節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間和工作量，縮短制作周期，降低了生產(chǎn)成本。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)不銹鋼復(fù)合鋼板焊接的分析研究以及水腔隔板制作過(guò)程方法的介紹，為今后貫流機(jī)上冷卻錐的制作提供了參考價(jià)值，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。