CN109759774B - 一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，先利为套管释放应力，然后确认套管需焊接加强筋位置，之后经过焊前处理后利用冷金属过渡焊进行焊接加强筋，最后静置24小时，开展焊缝检测，并在套管根部补漆、裂纹处打防水胶或结构胶。本方法免去了传统中需要返厂维修的时间以及运维成本，修复性能好，发热少，温度低，有效避免了焊接过热损伤套管内部电容芯子的设备风险，需要的设备工装小巧轻便，易于在变压器安装现场等较为闭塞的空间操作实施，攻克了套管在安装状态下的应力释放问题，可以确保焊接修复质量和效果，并对其修复效果进行验证，时效性、电气性能均能充分满足验收要求。
Description
技术领域
本发明涉及套管检修技术领域，具体涉及一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法。
背景技术
现有技术中，套管根部出现裂缝，进而使气体从裂缝中漏出的情况时有发生，而泄露的直接原因多为套管法兰根部接缝处结构设计不合理，长期运行使得应力集中处产生裂纹，最终导致断裂。以往处理此类套管设备缺陷时，一般采用返厂解体更换故障零部件的方式，维修工期长、成本高，与电力系统越来越高的供电可靠性要求不相适应，也为电网增加了高昂的运维成本
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能够按照“谁受益，谁承担”的原则公平地将提供辅助服务产生的费用进行分摊，同时引导消费者的用电习惯趋于平稳化的500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，
S1：利用阀厅套管正上方钢梁进行悬吊，钢梁上连接有吊带、手动葫芦、拉力计，并连接在套管头部导杆处，保证套管受力为垂直受力；
S2：缓慢收紧手动葫芦，直至套管上的拉力计显示为额定数值，停止收紧手动葫芦并保持上述拉力；
S3：使用绝缘胶垫保护套管末屏接线盒、套管CT及相应管路；
S4：确认套管需焊接加强筋位置；
S5：采用角磨机对加强筋焊接标注位置进行除漆打磨处理；
S6：根据加强筋位置对加强筋进行焊接；
S7：焊接完成后静置24小时，开展焊缝检测；
S8：检测完成后，套管根部补漆、裂纹处打防水胶或结构胶。
进一步地，所述S2中额定数值为角形套管拉力计显示为160～165kg，星形套管拉力计显示为215～220kg。
进一步地，所述S4中加强筋焊接位置为，星型套管在其0°、22.5°、45°、135°、157.5°、180°、202.5°、225°、315°以及337.5°位置上焊接加强筋位置，加强筋厚度为15mm；角型套管在其30°、150°、210°以及330°位置焊接第一角型套管加强筋，在其60°、120°、240°以及300°位置处焊接第二角型套管加强筋，加强筋厚度为30mm。
进一步地，所述第一角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以下的位置处，所述第二角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以上的位置处。
进一步地，所述S5中的打磨处理方式为，在法兰和套管焊接部位及两侧50mm范围内，使用不锈钢盘刷、金属磨头专用工具打磨至露出金属光泽，使用无水酒精或丙酮做焊前清理。
进一步地，所述S6中焊接采用冷金属过渡焊技术进行焊接。
进一步地，所述S6中焊接时单条焊缝连续焊接时间不得超过5秒，两个加强筋焊接间隔时间应大于5分钟，焊接完成后进行外观检查，焊角高度大于或等于两焊件中较薄焊件母材厚度的70％，且不小于5mm，焊缝与法兰表面过渡圆滑，表面不得有咬边、裂纹、未熔合、气孔缺陷。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本方法免去了传统中需要返厂维修的时间以及运维成本，修复性能好，发热少，温度低，有效避免了焊接过热损伤套管内部电容芯子的设备风险，需要的设备工装小巧轻便，易于在变压器安装现场等较为闭塞的空间操作实施，攻克了套管在安装状态下的应力释放问题，可以确保焊接修复质量和效果，并对其修复效果进行验证，时效性、电气性能均能充分满足验收要求。
附图说明
图1为500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法中星型套管加强筋焊接位置方案示意图；
图2为500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法中角型套管加强筋焊接位置方案示意图；
图3为500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法中第一角型套管加强筋的焊接结构示意图；
图4为500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法中第二角型套管加强筋的焊接结构示意图
附图标记说明：1、法兰；2、套管；3、加强筋；31、第一角型套管加强筋；32、第二角型套管加强筋。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，
S1：利用阀厅套管正上方钢梁进行悬吊，钢梁上连接有吊带、手动葫芦、拉力计，并连接在套管头部导杆处，保证套管受力为垂直受力；
S2：缓慢收紧手动葫芦，直至套管上的拉力计显示为额定数值，停止收紧手动葫芦并保持上述拉力；
S3：使用绝缘胶垫保护套管末屏接线盒、套管CT及相应管路；
S4：确认套管需焊接加强筋位置；
S5：采用角磨机对加强筋焊接标注位置进行除漆打磨处理；
S6：根据加强筋位置对加强筋进行焊接；
S7：焊接完成后静置24小时，开展焊缝检测；
S8：检测完成后，套管根部补漆、裂纹处打防水胶或结构胶。
其中S1与S2步骤的目的在于在焊接之前先释放应力，若没有释放应力，则加强筋对于法兰根部应力的分担效果就削弱了。由于套管法兰根部开裂的主要原因是法兰根部处应力集中，而原法兰根部结构设计的应力承受能力不足，长时间运行会开裂。焊接加强筋的目的在于用加强筋来增加法兰根部的应力承受能力，但是加焊之前必须要先将法兰根部的应力卸除掉，才能让应力完全加载到加强筋上，否则法兰根部还是承受了一部分应力，影响实际效果。
在焊接加强筋的时候，由于套管存在两种，星型套管以及角型套管，因此根据其套管不同而采用不同的加强筋焊接位置，其中S4里面，星型套管在其0°、22.5°、45°、135°、157.5°、180°、202.5°、225°、315°以及337.5°位置上焊接加强筋位置，加强筋厚度为15mm；角型套管在其30°、150°、210°以及330°位置焊接第一角型套管加强筋，在其60°、120°、240°以及300°位置处焊接第二角型套管加强筋，加强筋厚度为30mm。
以上加强筋设置的位置，为通过模拟试验对多种位置方案的应力改善效果进行了实测而得出的最优位置，随着加强筋个数的增加和厚度的增加，法兰拐角处最大应力呈下降趋势，综合考虑应力改善效果、成本、可操作性等因素，最终选取星型套管加强筋设置方案为如图1中的方案，选取角型套管加强筋设置方案为如图2中的方案。
角型套管的加强筋设置方式有两种，因此分为两种加强筋，第一角型套管加强筋结构以及焊接位置如图3所示，第一角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以下的位置处；第二角型套管加强筋结构以及焊接位置如图4所示，第二角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以上的位置处。
S5中的打磨处理方式为，在法兰和套管焊接部位及两侧50mm范围内，使用不锈钢盘刷、金属磨头专用工具打磨至露出金属光泽，使用无水酒精或丙酮做焊前清理。
焊接方案实际上存在有几种，一、金属粘接方案；二、常规金属焊接方案；三、冷金属过渡焊。
其中，金属粘接使用美国汉高乐泰E-20HP环氧树脂结构胶进行模拟粘结试验，试验结果发现其剪切应力最高不大于27.1Mpa，表明套管法兰上加强筋最大应力大于金属结构胶剪切强度，不宜选用金属粘接方式连接加强筋。
常规金属焊接时，套管内部环氧树脂短时承受温度可达120～150℃，最大运行温度不能超过90℃。氩弧焊是一种常规金属焊接方法，通过氩弧焊的模拟试验可知，当持续焊接时间超过15s时，套管法兰内壁温度达到90℃以上，不满足套管材料温度要求。超声波金属焊接方法则广泛应用于可控硅引线、熔断器等焊接工作中，但是该焊接方法需要焊座，且需保持焊接物一端为自由端，通过研究分析和现场焊接条件实测可知，超声波金属焊也不适用于套管加强筋的焊接。
而冷金属过渡焊，根据套管法兰筒表面焊接要求，焊接长度约为20cm，焊接点长度约为2cm，焊接5点，焊接时间一般为1-2s，采用热电偶仪器测量相对应的内壁温度，每7-8cm进行一次焊接测温等，对CMT的焊接效果进行模拟试验，有如下结论：焊接时套管法兰筒内壁测量的温度不超过60℃，温升不超过30℃，满足套管温度要求，CMT冷焊技术能够有效控制焊接温度、保证焊接质量，焊机主机小巧轻便，更适合现场操作。
根据上述分析，因而选用冷金属过度焊来进行焊接，最为合适。
在进行焊接时单条焊缝连续焊接时间不得超过5秒，两个加强筋焊接间隔时间应大于5分钟，焊接完成后应进行外观检查，焊角高度应大于或等于两焊件中较薄焊件母材厚度的70％，且不小于5mm，焊缝与法兰表面过渡圆滑，表面不得有咬边、裂纹、未熔合、气孔等缺陷。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，其特征在于：
S1：利用阀厅套管正上方钢梁进行悬吊，钢梁上连接有吊带、手动葫芦、拉力计，并连接在套管头部导杆处，保证套管受力为垂直受力；
S2：缓慢收紧手动葫芦，直至套管上的拉力计显示为额定数值，停止收紧手动葫芦并保持上述拉力；
S3：使用绝缘胶垫保护套管末屏接线盒、套管CT及相应管路；
S4：确认套管需焊接加强筋位置；
S5：采用角磨机对加强筋焊接标注位置进行除漆打磨处理；
S6：根据加强筋位置对加强筋进行焊接；
S7：焊接完成后静置24小时，开展焊缝检测；
S8：检测完成后，套管根部补漆、裂纹处打防水胶或结构胶；
所述S4中加强筋焊接位置为，星型套管在其0°、22.5°、45°、135°、157.5°、180°、202.5°、225°、315°以及337.5°位置上焊接加强筋位置，加强筋厚度为15mm；角型套管在其30°、150°、210°以及330°位置焊接第一角型套管加强筋，在其60°、120°、240°以及300°位置处焊接第二角型套管加强筋，加强筋厚度为30mm；
所述第一角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以下的位置处，所述第二角型套管加强筋一端焊接在角型套管的套管上，另一端焊接在法兰上的凸出套管高度一半以上的位置处；
所述S6中焊接采用冷金属过渡焊技术进行焊接，最大运行温度不能超过90℃；
所述S6中焊接时单条焊缝连续焊接时间不得超过5秒，两个加强筋焊接间隔时间应大于5分钟，焊接完成后进行外观检查，焊角高度大于或等于两焊件中较薄焊件母材厚度的70％，且不小于5mm，焊缝与法兰表面过渡圆滑，表面不得有咬边、裂纹、未熔合、气孔缺陷。
2.根据权利要求1所述的500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，其特征在于：所述S2中额定数值为角形套管拉力计显示为160～165kg，星形套管拉力计显示为215～220kg。
3.根据权利要求1所述的500kV换流变阀侧套管法兰盘根部开裂缺陷现场修复方法，其特征在于：所述S5中的打磨处理方式为，在法兰和套管焊接部位及两侧50mm范围内，使用不锈钢盘刷、金属磨头专用工具打磨至露出金属光泽，使用无水酒精或丙酮做焊前清理。
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