抽水蓄能机组顶盖焊接工艺|机组顶盖淤泥厚

来源:高等教育 发布时间:2019-03-12 05:36:15 点击:

  摘要:顶盖是水轮机导水机构的重要组成部分,其工作状态承受的应力复杂。一般水轮机顶盖都采用较厚的低合金结构钢焊接而成,尺寸控制严格,焊接质量要求较高。本文以比较具有代表性的抽水蓄能机组顶盖为例,详细阐述水轮机顶盖的焊接工艺。
  关键词:水轮机 顶盖 焊接 工艺
  
  前言
  顶盖是水轮机组导水机构中重要的组成部分,通常由低合金结构钢焊接而成。与普通混流式机组相比,抽水蓄能机组的顶盖通常承受更强大的交变载荷,其结构更为复杂,尺寸精度要求更高,装配焊接工艺更为严格。
  1.简要说明
  1.1结构分析
  顶盖按照机组的运行要求,通常由Q235、Q345C、S355、SM490B等低碳钢或低合金结构钢焊接而成。
  1.2 设备或设施
  焊接平台用工作平板均采用优质细颗粒灰口铸铁制造,要求表面硬度均匀。对浇注而成的铸件应进行自然时效和人工时效处理,消除产品内应力,增强抗拉抗弯强度,使平板的各种机械性能稳定可靠。
  按照车间生产能力,制造顶盖所需要的吊车承载能力可以控制在50-100吨。油压机和滚板机用来对顶盖零部件的压平或成型,油压机的负载能力在1000-3000吨之间,滚板机要求满足100mm以上钢板的成型要求。
  焊接顶盖的变位机承载能力应该在50-100吨。钨极氩弧焊接焊机主要完成管路焊接,其焊接质量可靠性很高,外观好。
  2.工艺要点分析及主要工艺措施
  2.1备料
  顶盖零件一般分为碳钢板、不锈钢板、铸造零件、碳钢管路和不锈钢管路。
  顶盖中采用的碳钢钢板厚度都比较大,采用数控切割的方式可以在很大程度上提高生产效率、降低生产成本;不锈钢板下料采用数控等离子切割机。
  对于分瓣或分块的零件,采用熔化极气体保护焊或埋弧焊进行拼焊。对于环形或弧形零件,拼接焊前在其弦长位置支撑适当的工艺拉筋,并在焊接过程中通过交替施焊、分段退步焊接、多层多道等方式控制焊接变形。焊后打磨焊缝表面,油压机压平后进行UT和MT探伤,对于探伤不合格的焊缝需要进行分析原因,返修直至其合格为准。
  下料时,顶盖上的导叶轴孔、补气孔等可以直接气割开出,也可以在拼焊后手工划线割出。拼焊需要进行局部铲磨和清理,检查合格后方可参加装焊。
  2.2拼焊及分装配
  根据顶盖具体结构的不同,环板、合缝板、筋板、轴座等零部件将进行必要的分装。
  环板拼焊前,要求对拼焊的零部件尺寸和平面度进行必要的检查,要求对焊接坡口进行PT探伤。尺寸、平面度及焊接坡口合格的钢板方可进行拼焊。拼焊时还要考虑焊接收缩对轴孔弦距的影响,焊接收缩量根据焊接规范、钢板厚度的不同而变化,范围在2mm-6mm之间。
  轴座的焊接量比较大,焊接时要求尽可能采用较小的焊接规范,焊接过程中监测并控制底环板平面度的变化。轴座在装焊前应确认其内部质量完好,坡口表面探伤合格。
  2.3 分装配的后平、修型和探伤
  对于分装配的焊缝,焊缝表面需要进行必要打磨,要求打磨后的焊缝表面于母材基本平齐。后平或修型工序在油压机上完成,按照工件尺寸的不同,平面度可以控制在2mm-4mm。压平以后,所有要求探伤的焊缝必须进行图纸所要求的无损探伤,包括超声波探伤、渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤等。
  2.4顶盖装配
  2.4.1底部的装配焊接
  某抽水蓄能项目的顶盖底部由三块环板和一个立圈焊接而成。为了避免整体装焊后因大量焊接而产生的焊接变形,将这四个部件首先进行一次装配。这部分的焊接可利用变位机和自动埋弧焊机完成。全部焊缝完成后需要按照图纸或相关文件要求进行必要的探伤,合格后方可进行下序。
  对于底部较为简单的顶盖,通常不需要进行底部的焊接,而是在底部环板和立圈装配后直接进行筋板和顶环的装配。
  2.4.2整体装配
  在底部环板上划线,分别将各筋板装好,保证其垂直度,用拉筋进行必要的固定和支撑。
  外侧立圈、以及与外侧立圈相连接的支撑法兰、吊耳等部件的装配通常在筋板、合缝板等部件焊接后完成。
  焊接采用熔化极气体保护焊完成。顶盖在焊接过程中需要进行必要的翻转或位置调整。焊接后需要按照图纸要求进行必要的无损检测。
  顶盖焊接后需要重新调平,划线装配外侧立圈、支撑法兰、吊耳以及其他需要退火前完成装焊的部件。
  2.5 退火、喷砂、清理
  加工表面、螺纹孔、管路、密封空腔等部位,顶盖退火前需要对该处用硅酸铝(石棉布)等耐火材料进行保护。
  喷砂时同样需要保护孔、管、加工面、密封腔等部位。
  对顶盖进行必要的清理、修磨和补焊,补焊要求与正常焊接相同。
  2.6 油箱、管路装配
  顶盖中的管路、油箱等零件通常需要在顶盖全部焊接完成后进行装配和焊接。装配前确认这些管路附近的焊缝或相邻的焊缝已经经过UT和MT探伤合格,均压孔已经开出切打磨光滑。油腔内表面需要进行必要的清理和涂刷。
  2.7 尺寸检查
  按照图纸要求全面检查尺寸和焊接质量,并做好相关记录。
  2.8喷砂、涂漆、标记
  如果无法在规定的时限内完成涂漆工序, 第二次喷砂也必须进行。
  检查合格的顶盖将进行必要的清理、涂漆并印刷起吊重量、电站名称等标记。涂漆质量和标记需经质量保证部门确认并做好记录。
  2.9堆焊
  顶盖密封部位需要堆焊奥氏体不锈钢。为了保证堆焊尺寸,需要在堆焊部位加工出沟槽。尺寸达到要求以后,在此沟槽内进行焊接。
  常用的堆焊材料为ER309L等奥氏体材料,该材料焊接以后不需要退火。
  3.质量保证措施
  3.1工艺卡片
  工艺卡片是装配和焊接的指导性文件,详细的工艺描述有利于保证产品质量和工程进度。
  3.2焊接手册
  焊接手册作为保证焊接质量的指导性文件之一,详细描述了焊接接头的尺寸和形状、焊接方法、焊接材料、焊接规范及探伤要求等,给出了焊工操作所必需的技术指导。
  3.3其他辅助文件
  焊接施工记录卡、退火记录卡、质量计划是产品制造的辅助性文件,可以保证装配和焊接等重要工序的可控。
  4.结论
  本文针对抽水蓄能机组顶盖结构,阐述其装配和焊接过程。不同的制造厂家有着不同的设备、人员及制造经验,制造过程也无法完全一致。无论什么类型的顶盖,都不能够完全照搬现成工艺方案,而是应该立足于生产现状,针对现有设备、人员和工具,采用更适合自己的工艺方案。

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