高水頭抽水蓄能機組分瓣式轉(zhuǎn)輪的焊接工藝

楊震　甘洪豐　李榮生　陳明　田井成

1.前言

隨著高水頭抽水蓄能機組在水泵工況及水輪機工況下對轉(zhuǎn)輪的性能要求越來越高。受結(jié)構(gòu)尺寸等因素的限制，轉(zhuǎn)輪的焊接難度越來越大。為了保證焊接及加工質(zhì)量，本文將主要介紹分瓣式轉(zhuǎn)輪裝配焊接過程中的難點和關(guān)鍵工藝。

2.轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和主要焊接方法

轉(zhuǎn)輪本體材料為ZG04Cr13Ni5Mo；上冠為整體結(jié)構(gòu)，下環(huán)分為內(nèi)、中、外三環(huán)；轉(zhuǎn)輪焊接采用熔化極氣體保護焊與埋弧自動焊相結(jié)合的方式，焊材選用Φ1.2mm ER309L、Φ1.2mm ER316L、Φ1.2mm ER410NiMo、Φ4.0mm SAW-0Cr13Ni5Mo（焊劑SJ609）。

3.轉(zhuǎn)輪的裝焊工藝方法

先在平臺上確定轉(zhuǎn)輪裝配中心及十字中心線，再將轉(zhuǎn)輪上冠吊放在4個等高均布的支墩上，支撐高度400mm～500mm，利用千斤頂調(diào)整上冠平面度≤1mm，然后用搭板將上冠焊接固定，防止后序葉片裝配時上冠移位，安裝葉片出口角度檢查樣板架，保證中心柱中心與轉(zhuǎn)輪中心重合，確保后序測量精度。葉片吊裝就位后，安裝調(diào)節(jié)螺栓和雙向拉緊器，防止葉片竄位或傾倒。葉片與上冠裝配采用無下環(huán)裝配技術(shù)。

各葉片裝配尺寸調(diào)整合格后在葉片進(jìn)水邊裝焊工藝假環(huán)，使用ER309L在假環(huán)與葉片的接觸位置預(yù)先堆焊一層再裝焊工藝假環(huán)，防止葉片在后序裝焊過程中發(fā)生竄動，然后裝配整體下環(huán)，調(diào)整合格后將下環(huán)中環(huán)及外環(huán)拆下，只保留下環(huán)內(nèi)環(huán)，在僅保留下環(huán)內(nèi)環(huán)的情況下，首先焊接下環(huán)內(nèi)環(huán)與葉片間焊縫。在上冠倒放位置下表面裝焊工藝加強環(huán)。為減小上冠在轉(zhuǎn)輪裝焊過程中的焊接變形，工藝加強環(huán)與轉(zhuǎn)輪本體間不焊接，通過不銹鋼搭塊與上冠焊接固定。

轉(zhuǎn)輪正式焊接前，在葉片端部用搭板將葉片焊接固定，防止轉(zhuǎn)輪焊接時葉片向一側(cè)傾斜產(chǎn)生較大變形，對葉片與上冠、下環(huán)間的焊縫進(jìn)行分段，保證每段焊縫焊接量一致。葉片與上冠、下環(huán)間焊縫的定位焊要求：定位焊應(yīng)在坡口清根側(cè)進(jìn)行，深度10mm～15mm；每段長度：100mm；間隔：200mm～300mm。葉片與上冠、下環(huán)間焊縫的焊接要求：在大坡口側(cè)焊接至2/3坡口深度，小坡口側(cè)清根、打磨及PT探傷，合格后將小坡口側(cè)焊至1/2坡口深度，再將大坡口側(cè)焊滿，最后將小坡口側(cè)也焊滿。

回裝下環(huán)中環(huán)，中環(huán)與葉片間不再進(jìn)行高裝，只需要根據(jù)實際情況對下環(huán)中環(huán)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整及修配，保證下環(huán)中環(huán)與下環(huán)內(nèi)環(huán)間焊縫坡口根部的錯口和間隙滿足要求。如果工藝假環(huán)影響葉片與下環(huán)中環(huán)的焊接，則可將工藝假環(huán)拆下，此狀態(tài)下，在葉片焊接前完成下環(huán)內(nèi)環(huán)及中環(huán)間的環(huán)形焊縫的打底層，使用熔化極氣體保護焊，選用Φ1.2mm ER316L焊絲，深度最大6～8mm，焊后進(jìn)行PT檢查，在環(huán)形焊縫過流側(cè)鋪墊陶瓷襯墊，單面焊雙面成型，以改善環(huán)縫的焊接可達(dá)性，環(huán)形焊縫打底層焊接完成后在此狀態(tài)下完成環(huán)形焊縫過流側(cè)的清理打磨工序，環(huán)形焊縫暫不進(jìn)行填充焊。

回裝下環(huán)外環(huán)，確認(rèn)工藝假環(huán)已拆下，只需要根據(jù)實際情況對下環(huán)外環(huán)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整及修配，保證下環(huán)外環(huán)與下環(huán)中環(huán)間焊縫坡口根部的錯口和間隙滿足要求。待所有葉片與上冠、下環(huán)間的焊縫全部焊接完畢后，在轉(zhuǎn)輪的倒放位置完成下環(huán)外、內(nèi)、中環(huán)間的環(huán)形焊縫的填充及蓋面焊。采用與轉(zhuǎn)輪本體同材質(zhì)的馬氏體焊材，采用細(xì)絲埋弧自動焊，焊材選用Φ4.0mm SAW-0Cr13Ni5Mo，焊劑牌號：SJ609。將下環(huán)組合環(huán)縫焊接至約1/2坡口深度后，可使用焊接變位機將轉(zhuǎn)輪傾斜0°～45°任意合適角度，保證埋弧自動焊槍頭可以與轉(zhuǎn)輪軸線成一定的傾斜角度施焊。

4.結(jié)語

高水頭抽水蓄能分瓣式轉(zhuǎn)輪的焊接工藝方法有效的解決了轉(zhuǎn)輪由于空間狹小導(dǎo)致焊接難度的問題，并通過埋弧焊焊接極大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。