[發(fā)明專利]真機(jī)轉(zhuǎn)輪富氬混合氣體分段新焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064353.2
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN101254566A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李雅范;過潔;薛偉;覃大清;李衛(wèi)東;陶星明;吳英;李濱
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/095;B23K9/235
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種真機(jī)轉(zhuǎn)輪富氬混合氣體分段新焊接方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)輪頻頻開裂問題已成為水電站急需解決的關(guān)鍵問題，引起各方面的高度重視，國內(nèi)外的科研工作者對此進(jìn)行了大量的研究，并提出了一些解決轉(zhuǎn)輪裂紋的方法，如多層多道焊的焊道錘擊、在下環(huán)焊縫中部安裝楔子板、在下環(huán)焊縫外面增加加強(qiáng)板、在下環(huán)的上下端部先焊上搭塊以及焊前在上冠處裝上假軸等。此外，轉(zhuǎn)輪的焊前預(yù)熱，合理的焊接規(guī)范、焊接過程的消氫處理與焊后去應(yīng)力熱處理，雖起一定作用，但都未能從根本上解決轉(zhuǎn)輪葉片的裂紋問題。綜合分析認(rèn)為：導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪開裂的原因很多，但其中最為主要的原因是應(yīng)力過高。轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過程中的應(yīng)力包括工作應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力，工作應(yīng)力由轉(zhuǎn)輪的實(shí)際運(yùn)行工礦和轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)所決定的，是很難改變的，所以能有效地降低焊接殘余應(yīng)力，是控制轉(zhuǎn)輪開裂最為有效的措施。如圖1所示，轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)主要包括：上冠、下環(huán)及葉片三部分，多年來，轉(zhuǎn)輪開裂部位呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，多數(shù)裂紋出現(xiàn)在進(jìn)水邊和出水邊與上冠和下環(huán)的連接焊縫及距離焊縫約20～30mm區(qū)域內(nèi)。如圖2所示，采用原工藝焊接時，葉片焊后殘余高拉應(yīng)力出現(xiàn)在焊縫及其附近區(qū)域，并且在葉片進(jìn)水邊和出水邊的熔合線及附近區(qū)域出現(xiàn)了峰值，使該區(qū)域成為易裂的危險部位。有效地降低該區(qū)域應(yīng)力水平是解決轉(zhuǎn)輪開裂問題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容：

本方法的目的是解決長期困擾電站的轉(zhuǎn)輪頻頻開裂問題，降低葉片危險區(qū)域的焊接殘余拉應(yīng)力峰值，甚至達(dá)到壓應(yīng)力水平，從而提高水輪機(jī)機(jī)組的效率和使用壽命。

本發(fā)明的目的是通過以下焊接工藝方案實(shí)現(xiàn)的：1轉(zhuǎn)輪直徑在3000～7000mm內(nèi)；

2焊段順序：采取分段焊接，先焊出水邊(1)、進(jìn)水邊(4)與上冠下環(huán)的連接焊縫(1)、焊縫(2)焊縫(3)焊縫(4)，后焊中間段(5)，轉(zhuǎn)輪出水邊(1)段長控制在70～180mm，進(jìn)水邊(4)段長控制在100～200mm；3焊接方向：焊接方向結(jié)合實(shí)際工礦選擇葉片出水邊的焊段起弧于葉片的出水端(1)，葉片進(jìn)水邊的焊段起弧于葉片的進(jìn)水端(4)；葉片的中間焊段起弧于靠近葉片進(jìn)水邊(4)的一端；

4葉片圓角：葉片出水端與進(jìn)水端的過渡圓角在進(jìn)行葉片中間焊段焊前全部完成；

1)焊接方法：采用富氬氣CO₂混合氣體保護(hù)焊，保護(hù)氣體為95％Ar+5％CO₂；2)焊接規(guī)范：焊接電流為200～260A、焊接電壓為22～32V、層間溫度不高于150℃、預(yù)熱溫度100℃～120℃，預(yù)熱可根據(jù)實(shí)際情況，采用煤氣加熱或履帶式電加熱器加熱的方法，焊道寬度不大于15mm；3)對稱施焊：在焊接過程中，前面相鄰依次焊接的葉片位置應(yīng)該盡量保持圓周上的對稱關(guān)系；4)焊層順序：在施焊過程中，轉(zhuǎn)輪焊縫區(qū)域?qū)拥暮附禹樞虿捎煤缚p均勻填充的原則，盡量減小轉(zhuǎn)輪焊后的角變形；5)焊段順序：分段焊接，先焊兩端，后焊中間，段長根據(jù)不同機(jī)組結(jié)構(gòu)及尺寸規(guī)格的不同，通過計算得出；6)焊接方向：焊接方向結(jié)合實(shí)際工礦盡可能選擇葉片出水邊的焊段起弧于葉片的出水端，葉片進(jìn)水邊的焊段起弧于葉片的進(jìn)水端；葉片的中間焊段起弧于靠近葉片進(jìn)水邊的一端；7)葉片圓角：葉片出水端與進(jìn)水端的過渡圓角在進(jìn)行葉片中間焊段焊前全部完成；8)熄弧方式：為了盡量減少或避免弧坑裂紋，采用衰減熄弧的方式；9)探傷：探傷主要分為兩個階段，一是在兩段焊段完成后立刻進(jìn)行，以確保此部分的焊接質(zhì)量；二是在焊接完成后對中間焊段進(jìn)行著色探傷。

本發(fā)明通過改變原有的焊接順序及方向、焊層次序、以及分段及段長的控制，可以實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)輪應(yīng)力場分布狀態(tài)的重新調(diào)控，從而將葉片進(jìn)水邊、出水邊與上冠和下環(huán)的連接焊縫及其相鄰的危險區(qū)域的應(yīng)力降下來，甚至將拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)輪開裂的目的，提高機(jī)組的使用壽命。本發(fā)明的新焊接工藝方法，已在多臺產(chǎn)品中得到應(yīng)用，葉片危險區(qū)域的應(yīng)力水平得到大幅度降低，整體轉(zhuǎn)輪的應(yīng)力水平得到了良好的控制，達(dá)到了預(yù)期效果。

附圖說明：

圖1為整體轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)圖

圖2為原工藝焊接順序及方向

圖3分段新工藝焊接順序、方向及段長示意圖

圖4為葉片焊縫的分段編號示意圖

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明為一種真機(jī)轉(zhuǎn)輪富氬混合氣體分段新焊接方法：1轉(zhuǎn)輪直徑在3000～7000mm內(nèi)；