浅谈溪洛渡电站蜗壳制作焊接技术_李进强

浅谈溪洛渡电站蜗壳制作焊接技术 浅谈溪洛渡电站蜗壳制作焊接技术 李进强 中国水利水电十四局有限公司 摘 要摘 要 溪洛渡右岸地下电站水轮机蜗壳共制作 9 套 每套蜗壳分 34 个管节制作 一套进人 门的制作与安装和 4 个脉冲测压盒的安装 其中 凑合节 3 节 凑合节瓦块出厂 只焊接吊 耳和内支撑 焊接蜗壳主体材料为 B610CF 低碳高强度调质钢板 钢板最大厚度 80mm 最 小 36mm 断面弧度由 3870 1351mm 逐渐过渡 制作质量要求高 半径允许偏差 3mm 因 此 需要严格控制蜗壳的焊接变形 本文主要从蜗壳制作焊接顺序 焊接线能量控制 焊接 变形控制和焊缝质量控制等方面 浅谈水轮机蜗壳制作焊接技术 关键词关键词 溪洛渡 蜗壳制作 焊接技术 Abstract Abstract There are 9 sets of spiral case in the underground generating plant on the right bank of Xi Luo Du each spiral case constitute of 34 pipping manufacture one set of basic manufacture and installation and 4 pulsed voltage boxes installation Including 3 sections of expansion joint which is made by tiles only for jointing lifting lug and inner support the main materials of welding cochlea is armor plate with B610F high steal armor plate with a maximum height of 80mm with a minimum height of 36mm radian of plane of structure from 3870 1351 with high quality requirement radius deviation range within 3mm so the jointing deforming should be strictly control This text from the sequence of scroll casing manufacture jointing heat input control jointing deforming control and jointing gap quality control etc aspects to analyze spiral case jointing technology Key word Xi Luo Du Spiral case manufacture Jointing technology Key word Xi Luo Du Spiral case manufacture Jointing technology 溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷 中 下游距宜宾市 184km 河道里程 左岸距四川省雷波县城约 15km 右距云南 省永善县城约 8km 是金沙江下游河段规划开发的第三个梯级电站 该工程以发电 为主 兼有防洪 拦沙和改善下游航运条件等综合功能 溪洛渡水电站枢纽由拦 河大坝 泄洪建筑物 引水发电建筑物等组成 发电厂房为地下式 分设在左 右两岸山体内 各装机 9 台 单机容量为 700MW 的水轮发电机组 总装机容量 12600MW 现以右岸九台机组为例 简述水轮机蜗壳现场制作焊接技术 图 1 蜗壳平面结构示意图 1 概述 1 概述 溪洛渡水电站右岸地下电站 水轮机蜗壳制作主要包括蜗壳管节和蜗壳进人 门的制作 即由 34 个单节 进口段 6 节 本体段 28 节 和一套进人门组成 进 口段第 节上设置有测压盒 其中 进口段第 节 本体段第 4 节和第 17 节为凑 合节 从 14 机开始 凑合节第 17 节改为第 20 节 蜗壳为钢板焊接结构 材质 为 B610CF 热轧板 由上海宝山钢铁股份有限公司供货 板厚 36 80mm 重约 501 吨 除进口段 由两个板厚相同瓦块和本体段 23 28 单个瓦块组成外 其它 单节都由三个板厚不同的瓦块组成 除凑合节外 所有纵缝 测压盒焊缝和进人 门焊缝均在场内焊接 其中纵缝总长度为 85m 另外 断面弧度由 3870 1351mm 逐渐过渡 制作质量要求高 半径允许偏差 3mm 因此 需要严格控制蜗壳的焊 接变形 图 1 为蜗壳平面结构 2 焊前准备 2 焊前准备 1 焊缝的组对 1 蜗壳各节组对前 应将焊缝坡口面及坡口两侧各 50mm 范围内的毛刺 铁 锈 氧化皮和油污等用角向磨光机打磨干净 直至露出金属光泽 2 蜗壳管节瓦块组对应以过流面对齐为准 允许对口错边量不大于 2mm 3 焊缝的组对间隙应符合设计施工图纸规定的 0 2mm 当焊缝组对间隙局部 超过 3mm 时 允许作堆焊处理 堆焊后应达到规定的组焊间隙 并修磨平整 保 持原坡口形状 2 焊前根据不同管节高度搭设焊接作业平台 并符合安全文明生产的要求 3 定位焊 1 所有尺寸检查合格后 应对焊缝进行定位点焊 所有环缝均在仰焊位定位 焊 每段定位焊长度 50 60mm 厚度 4 8mm 间距 300 400mm 2 定位焊的工艺要求与正式焊接相同 预热可采用氧 乙炔火焰局部预热 局部预热温度用红外线测温仪测量不小于 80 5 按要求对准备焊接的焊缝进行预热 预热采用履带式电加热板进行 预 热温度 80 120 预热范围为 沿焊缝中心线每侧各 3 倍板厚 且不小于 100mm 3 蜗壳焊接 3 蜗壳焊接 3 1 焊接基本要求 3 1 焊接基本要求 3 1 1 焊接工艺评定 3 1 1 焊接工艺评定 按照 ASME 锅炉及压力容器建造规则 第 卷 焊接及钎焊评定 的要求 结合蜗壳现场制作条件 在蜗壳正式焊接前进行焊接工艺评定 3 1 2 焊工考试 3 1 2 焊工考试 根据蜗壳制造厂家要求 对所有持国内焊接等级证的焊工需严格按照 ASME 标准的有关规定重新进行技能考试 考试项目为立焊和横焊 材料为 B610CF 钢板 板厚为 50mm 焊接试件经检验合格后 方能进行蜗壳焊接 如果焊工考试未通过 则无资格在相应的位置施焊 在蜗壳施焊前又对取得资质证的焊工 进行技术交 底 使焊工对蜗壳的母材焊接性能 焊材牌号 焊接程序 坡口形式 焊接位置 焊缝类型做到心中有数 确保正确施焊 3 2 焊接工艺 3 2 焊接工艺 3 2 1 焊接方法及焊接工艺参数 3 2 1 焊接方法及焊接工艺参数 1 焊接方法及焊材 根据水轮机蜗壳安装焊接工艺导则和壳制作焊接工艺评定试验方法及焊接工 艺评定报告 蜗壳焊接主要采用畗氩气体保护焊 80 Ar 20 CO2 难以施焊部位 采用焊条电弧焊为辅助焊接 根据蜗壳制作焊接工艺评定试验方法及焊接工艺评 定报告及等韧性原则 选用焊接材料为 1 焊条电弧焊焊条 CHE62CFLHR E5015 CHS307 2 气保焊焊丝 CHW 65A 3 焊缝清根 炭精棒 2 焊接工艺参数 根据蜗壳制作焊接工艺评定试验方法及焊接工艺评定报告 蜗壳进人门的焊 接参数如表 1 焊接时 注意控制风速 多层多道焊 层间温度 200 单道焊 道宽度不允许超过 25mm 焊道厚度不得超过 6mm 表 1 蜗壳进人门气体保护焊焊接基本参数 表 1 蜗壳进人门气体保护焊焊接基本参数 焊丝 焊接电流 焊区 牌号 直径 mm 极性电流 A 电弧电 压 V 焊接速度 cm min 气体流量 L min 焊接热输 入 KJ cm 打底 正 正 CHW 65A 1 2 直反 140 175 17 235 10 19 38 填充 正 正 CHW 65A 1 2 直反 110 175 19 235 10 19 38 盖面 正 正 CHW 65A 1 2 直反 100 175 18 235 10 19 38 打底 反 反 CHW 65A 1 2 直反 110 175 18 235 10 19 38 填充 反 反 CHW 65A 1 2 直反 140 175 20 235 10 19 38 盖面 反 反 CHW 65A 1 2 直反 110 175 18 235 10 19 38 3 2 2 焊接顺序 3 2 2 焊接顺序 溪洛渡水电站机组蜗壳焊接顺序 蜗壳内支撑焊接及吊耳焊接 管节纵 缝焊接 先焊过流面填充量大的一道纵缝 再焊另一道纵缝 测压盒焊接 不 锈钢与高强钢焊接 蜗壳进人门焊接 包括制作焊缝和安装焊缝焊接 3 2 3 蜗壳焊接 3 2 3 蜗壳焊接 蜗壳焊缝焊接 应根据其焊缝长度 宽度 采用多层多道 分段 对称均衡 窄道施焊 1 内支撑及吊耳焊接 内支撑焊接采用富氩气体保护焊 焊接时保证各连接焊角 6mm 并不漏焊 吊耳焊接采用焊条电弧焊 焊前预热 焊角高度 20mm 2 一般管节焊缝 管节纵缝采用富氩气体保护焊 每节蜗壳管节的两条焊缝由四人进行焊接 两人一班 连续焊接 直至焊接完成 先焊过流面的焊缝 多层多道 窄道焊接 焊接完毕 背缝碳弧气刨清根 打磨出金属光泽 并进行检验 合格后升温 焊 接 纵缝焊接时应严格控制纵缝焊接时的角变形 每焊接一遍后应注意检查弧度 的变化 根据角变形程度调整其焊接工艺参数及焊接顺序 过流面焊缝打磨后 焊缝应与两侧钢板光滑过渡 且余高控制在 0 1 5mm 范围内 每条焊缝焊接完成 后 均在热态下立即进行焊后消氢热处理 焊后在温度为 180 下保温不少于 1 小 时 一般管节焊接顺序见图 2 图 2 一般管节焊接顺序图 图 3 测压盒焊接结构图 图 2 一般管节焊接顺序图 图 3 测压盒焊接结构图 a 焊接 2 3 板厚一侧焊缝至焊满 即过流面侧焊缝 背面清根并进行打磨 检查 b 在焊缝另一侧 1 3 板厚完成焊缝焊接 3 测压盒焊接 测压盒的焊接采用焊条电弧焊 先焊过流面焊缝 焊满后背面清根 打磨干 净后焊接 测压盒焊接结构见图 3 4 进人门焊缝 根据进人门的结构形式 如图 4 所示 蜗壳进人门的焊接分制作焊接和安装 焊接 先焊接制作焊缝 即进人门框和进人门盖焊缝 焊完后矫正焊接变形 根 据蜗壳进人门制作工艺进行进人门安装并焊接 焊补强板焊缝 进人门框与管节 的连接焊缝 进人门盖焊缝 再焊外补强板焊缝 1 补强板 2 外补强板 3 进人门框 4 进人门盖 图 4 蜗壳进人门装配图 图 4 蜗壳进人门装配图 3 3 焊接质量控制 3 3 焊接质量控制 溪洛渡水电站蜗壳尺寸较大 为了方便运输及不影响交货 在工地进行制作 施工环境较为恶劣 现场风速较大 雨季蜗壳制作平台上容易积水 焊接环境潮 湿 对焊接质量影响都很大 因此加强现场焊接质量控制至关重要 做好每一条焊缝的现场焊接记录 包括焊工姓名 焊工代号 焊缝编号 焊 丝型号 焊道宽度 焊缝预热温度 层间温度 焊接电流电压 后热温度 严控层间温度 应不大于 200 层间温度由焊接线能量 E J cm 控制 又 称热输入 在焊接过程 控制线能量最直接方法是控制焊接速度 通常是通过测 定每根焊条的施焊时间来计算 线能量的计算公式 q I U 1000V V L t 式中 q 线能量 J cm V 焊接速度 cm s t 1 根焊条焊接时间 s 焊接热效率 取 0 75 0 85 L 1 根焊条焊接长度 cm I 焊接电流 A U 电弧电压 V 根据焊接工艺评定试验及工艺评定报告 溪洛渡水电站蜗壳焊接 线能量小 于 38kJ cm 焊接过程中 应该尽量减少焊条的摆动幅度 每道焊缝宽度不得超过 25mm 焊道厚度不得超过 6mm 从而控制或保证焊接线能量的指标 3 4 焊缝返修工艺 3 4 焊缝返修工艺 蜗壳缺陷的刨除采用碳弧气刨的方法 在操作碳弧气刨时 应不断测量刨削 长度 宽度及深度 确保缺陷彻底刨除 且又不过多的刨削合格焊缝金属 缺陷 刨除后 应用砂轮机仔细打磨坡口表面 彻底清除刨渣及渗碳层 返修采用原焊 缝焊接工艺 焊接电流尽量采用上限值 确保返修焊缝的熔合良好 同一部位焊 缝返修不应超过两次 第三次返修须经技术总负责人 制作驻工地代表 监理工 程师批准 返修结束 必须采用 UT 与 TFOD 探伤检查合格 4 焊接外观检查及无损探伤 4 焊接外观检查及无损探伤 4 1 焊缝外观检查 4 1 焊缝外观检查 1 焊缝表面不允许有裂纹 夹渣 飞溅 电弧擦伤 焊瘤和未填满 2 咬边 对接焊缝深不大于 0 5mm 连续长度不大于 100mm 两侧咬边累 计长度不大于 10 焊缝全长 3 焊缝表面不允许有气孔 4 焊缝宽度要盖过坡口 2 4mm 且平缓过渡 5 不同板厚的过渡坡比 纵缝 1 4 环缝 1 3 6 余高 0 3mm 过流面修磨后 0 1mm 4 2 MT UT 和 TOFD 探伤检查 4 2 MT UT 和 TOFD 探伤检查 1 蜗壳所有纵缝焊接完毕 24 小时后按 ASME APP12 双面双侧 100 UT 100 TOFD 和 100 MT 或 PT 探伤检查 2 吊耳焊缝用 100 MT 或 PT 进行探伤检查 3 测压盒焊缝探伤检查要求和