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水轮机主要部件焊接

水轮机主要部件焊接 2011年12月04日 来源： 转轮在各种类型的水轮机转轮中,以混流式与冲击式转轮最有代表。下面分别叙述它们的焊接特点。(一)混流式水轮机转轮 1、材料 转轮钢材为碳钢和马氏体不锈钢两种，其中高水头式水轮机转轮以用不锈钢居多。我国为节省不锈钢及避免大面积的堆焊，使用由碳钢作上冠、下环，与不锈钢叶片相焊接的异种钢焊接转轮，其中少量转轮下环也用不锈钢。转轮用碳钢的钢号，美国为ASTM A27，日本为SC-46、SCW49，前苏联为25MnSi、20MnSi和08MnCuNiV铸钢。碳素钢板美国为ASTM A516 Gr.70,前苏联为22g,日本为SM-41、SM50。不锈钢采用0Cr13Ni4～6，也有用00Cr16Ni5Mo不锈钢的，但要求用VOD精炼。 2、常用焊接方法 转轮的焊接方法有手工焊、半自动CO2气体保护焊、半自动熔化极氩气保护焊及熔嘴电渣焊多种。近年来，大型转轮已开始用弧焊机器人焊接。 (二)冲击式水轮机转轮 它使用于高水头机组，转速极高，对其质量要求也特别严格。水斗与轮毂均为00Cr12Ni3Cu不锈钢。水斗与轮毂在专用太具上组装焊接，焊后作消除应力热处理。 (三)轴流转桨式水轮机叶片. 这种水轮机转轮一般有4～6个叶片，因形状复杂，一般采用铸造。伴随着转轮直径的增大，叶片的尺寸和重量也增大，铸造质量与尺寸公差难于控制，因而改为铸焊结构。其正、背面的面板带有一定曲率，且板厚从法兰开始由厚转薄，需采用模压成形。引内腔空间过窄，难以焊另一侧角焊缝，将一侧面分成若干块镶嵌于筋板网格内，转移成外部焊接。为减少叶片的焊接变形，应制作叶片的刚性胎架。该胎架连同所焊叶片进炉回火，并作中间回火。与胎架相接的面板最后焊接，不回火。 座环座环系在水下工作的水轮机刚性支承件，大都与蜗壳相焊接。固定导叶与上、下环的焊接量甚大，T形接头可用熔嘴电渣焊、CO2气体半自动焊或手工焊焊接。当用电渣焊时，应利用分瓣座环的装焊胎具，使接头处于基本垂直位置后焊接。采用后两种方法焊接座环时，当固定导叶焊接断面超过100mm宽时，焊至50%时进炉作消除应力中间回火。固定导叶与上、下环板的角焊缝在修磨圆角后作超声波探伤。蜗壳它的进口直径达10.5m，最大重量达500t。因此，大型的均需分节或分段（由2～3节焊成一段）运至电站组焊。1、材料因蜗壳是承压部件，一般采用综合性能较理想的美国ASTM A517 Gr.F（σs=630MPa）、日本WEL-TEN62CF（σs=5000MPa）调制高强钢板。2、工艺特点可预先将各节乃至2～3节预装及加焊拉筋与搭板，然后取下单独组焊祭坛上。接头采用不对称（内侧2/3δ，外侧1/3δ）X形坡口，均为外侧清根。但这样的几节组焊必须有效的控制焊接变形，还不准用火焰矫正。为缩减蜗壳的焊接工作量，提高焊接质量与效率，采取下列措施：1）让蜗壳与其外浇筑的混凝土联合受力，即采取预焊由69×10³KN/m²预应力的支撑，并在焊后的水压试验过程中以965×10³N/m²内应力的情况下浇筑混凝土；2）设法用自动、半自动焊在电站组焊蜗壳。 蜗壳电站组焊后，均不作消除应力热处理。主轴大型水轮机常采用由锻钢、钢板（用于制作轴身和滑转子）与铸或锻钢法兰组焊的主轴。其中以钢板焊接的主轴最有前途。 主轴环缝一般采用埋弧焊焊接，也有使用熔嘴电渣焊焊接的，采用预热与后热，焊后仅作消除应力回火。轴领可有多种形式焊于轴上，它可以是整环，也可以分成两半。前者是在法兰装于轴身前套上就位，用电渣焊或自动埋弧焊焊接；另一种是在主轴和法兰焊后装上，焊两半纵缝后再以环缝焊于轴上。纵缝拼焊除用自动埋弧焊、半自动CO2焊外，也可用熔嘴电渣焊，但后者需在内腔加焊衬板。焊后均只进行消除应力回火。 主轴外的不锈钢套，可采用两种方式制造。一种是用30mm厚18-8型不锈钢板，长约900～1000mm，分两端即两半滚卷成形后，加工塞焊孔、纵缝坡口及内源。然后套装在轴上，用纵、环缝与塞焊焊于轴上。要求轴套基本无间隙。另一种是直接用不锈钢带极自动埋弧堆焊焊3层，可免去制备轴套。两种方式都在焊后无需消除应力热处理。轴流式水轮机转轮室轴流和贯流式水轮机的转轮室系一环抱于转轮之外，内腔呈流线形的薄壁环形体。 由于转轮室在转轮水平中心线上方与下方的一定区域内会发生气蚀破坏，需采取局部保护的措施。目前，采用气蚀保护措施的焊接转轮室大致有以下三种： 1）全部由碳钢组焊，在回火与内圆汽蚀区粗加工后，采用焊接操作机借助变位机、滚轮架在内圆给定区作不锈钢自动堆焊。此类转轮室只适用于直径较小的不分瓣转轮室。2）转轮室壁体采用不锈钢板与碳钢板两种钢材组焊，外部筋板均用碳钢板。3）壁体采用不锈复合钢板，在电站组焊的无分半法兰的转轮室。活动导叶叶以采用焊接居多，焊接导叶大致有以下三种。1）钢板与圆钢组焊；2）铸钢与锻轴组焊；3）钢板与锻轴组焊。 第一种导叶体与短轴直接由厚钢板割出，短轴修割成八角形断面，作中间加工后，再焊上长轴。 第二种导叶体与短轴一起铸出，并在装焊长轴端铸出80mm长一段轴的凸胎，与长轴组装后，借钢板将接头制成矩形断面（厚30mm左右），用电渣焊焊接。该结构适用于大型导叶。 第三中导叶体全部由钢板组焊而成，中间可以无筋板，也可以加焊4～5根纵向筋板。前者为满足刚性要求需用较厚的板制成弧形面板，并用电渣焊焊接。后者因内部不大的空间须焊筋板角焊缝，焊接困难。此时需采取特殊的工艺措施，即先将筋板与一侧面板组焊，用压力机校正变形后，再将另一面板装上，用特制的隧道自动焊机焊筋板另一侧角焊缝。 导叶轴与轴承连接面（长轴两处，短轴一处）以及导叶体两侧密封面为抗汽蚀与腐蚀，需用不锈钢保护，轴颈最好是焊不锈钢套，也可以进行镀铬或自动堆焊。密封面刨槽后堆焊。有时泄水边端与不锈钢板直接焊接。所有焊接导叶焊后均需作消除应力热处理。(end)

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