CN112922765A - 一种大型冲击式水轮机分瓣转轮的制造工艺方法 - Google Patents

一种大型冲击式水轮机分瓣转轮的制造工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种大型冲击式水轮机转轮分瓣制造工艺方法，依据分瓣制造的大型冲击式水轮机转轮的分瓣结构，在水电站采用窄间隙埋弧焊焊接转轮分瓣组合焊缝，坡口形式双侧U形窄间隙坡口，相比单侧U形窄间隙坡口焊缝填充金属量降低20％，相比普通埋弧焊焊缝填充金属量降低60％；采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接转轮分瓣面水斗端部组合焊缝，焊缝水斗正压力面表层1～40mm范围焊缝采用钨极惰性气体保护焊进行焊接，实现表层焊缝金属冲击韧性值在0℃条件下大于100J，利于延长组合焊缝使用寿命，焊缝主体部分采用熔化极气体保护焊接工艺方法焊接完成，利于提高焊接生产效益。

Description

一种大型冲击式水轮机分瓣转轮的制造工艺方法
技术领域
本发明涉及冲击式水轮发电机领域，尤其涉及一种大型冲击式水轮机分瓣转轮制造工艺方法。
背景技术
随着高水头、大容量冲击水轮发电机组的开发，作为冲击式水轮机核心部件的冲击式转轮，为了解决转轮原材料整体无法锻造和道路运输能力对转轮整体运输限制的问题，提出一种分瓣制造的大型冲击式水轮机转轮，通过分瓣面将转轮分为转轮第一单瓣和转轮第二单瓣，位于分瓣面的转轮水斗分为第一水斗端部、第二水斗端部、第一水斗根部和第二水斗根部。本发明给出一种大型冲击式水轮机分瓣转轮制造工艺方法，用于实现分瓣转轮的制造。
发明内容
本发明通过选择合理的焊接工艺方法实现分瓣转轮的焊接制造。本发明是通过以下技术方案实现的：
步骤1：转轮材料采用马氏体锻钢，按转轮分瓣结构分别对转轮第一单瓣、转轮第二单瓣、转轮分瓣组合面第一水斗端部和第二水斗端部进行锻造，锻造后在制造厂内分别对转轮第一单瓣、转轮第二单瓣、转轮分瓣组合面第一水斗端部和第二水斗端部进行数控加工；
步骤2：转轮第一单瓣和转轮第二单瓣在数控加工中，除转轮分瓣面第一水斗根部和第一水斗根部型线外，水斗在水轮机产品制造厂数控加工完成；
步骤3：转轮分瓣组合焊缝坡口加工，通过数控加工的方式在转轮第一瓣、转轮第二单瓣的分瓣面、分瓣面上进行转轮分瓣组合焊缝的坡口加工，坡口形式为窄间隙焊接坡口，其坡口形式为双侧U形窄间隙坡口，坡口角度α为0.3～3°，根部圆弧半径R为6～15mm，坡口深度h为1/3～2/3t，坡口钝边b为1～10mm；
步骤4：在水电站工地现场组装转轮第一单瓣和转轮第二单瓣；
步骤5：转轮分瓣组合焊缝的焊接，采用窄间隙埋弧焊焊接转轮第一单瓣与转轮第二单瓣的分瓣组合焊缝，焊缝厚度大于800mm，焊接位置为平焊位置，组合焊缝为全熔透焊缝，焊缝根部不清根，两侧坡口交替进行焊接，交替前每次每侧坡口焊接量为不大于100mm；
步骤6：转轮分瓣组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣组合焊缝焊接完成后，对组合焊缝进行无损探伤检测；
步骤7：转轮分瓣面水斗根部的加工，通过数控加工的方式加工转轮分瓣面第一水斗根部和第二水斗根部至满足设计尺寸要求；
步骤8：按照设计要求，将第一水斗端部与第一水斗根部、第二水斗根部与第二水斗根部组装；
步骤9：转轮分瓣面水斗端部的组合焊接，采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接第一水斗端部与第一水斗根部、第一水斗端部与第二水斗端部的组合焊缝，组合焊缝主体部分采用熔化极气体保护焊进行焊接，其中水斗正压力面表层1～40mm范围焊缝采用钨极惰性气体保护焊进行焊接；
步骤10：转轮分瓣面水斗端部组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣面水斗端部组合焊缝焊接完成后，对组合焊缝进行无损探伤检测；
步骤11：转轮在水电站工地现场进行焊后消应热处理；
步骤12：转轮加工，通过数控加工的方式对转轮进行整体加工；
步骤13：待转轮数控加工后，对转轮进行静平衡试验和配重，消除转轮不平衡力矩；
步骤14：转轮水斗表面抛光，采用自动化机械抛光的方式对转轮水斗表面进行抛光，达到冲击式转轮水斗表面光洁度要求；
技术效果
本发明给出一种大型冲击式水轮机分瓣转轮制造工艺方法，通过选择合理的焊接工艺方法实现分瓣转轮的焊接制造，本发明的技术效果如下：
1)采用窄间隙埋弧焊焊接转轮分瓣组合焊缝，坡口形式双侧U形窄间隙坡口，相比单侧U形窄间隙坡口焊缝填充金属量降低20％，相比普通埋弧焊接方法焊缝填充金属量降低60％；
2)采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接转轮分瓣面水斗端部组合焊缝，焊缝水斗正压力面表层1～40mm范围焊缝采用钨极惰性气体保护焊进行焊接，实现表层焊缝金属冲击韧性值在0℃条件下大于100J，利于延长组合焊缝使用寿命，焊缝主体部分采用熔化极气体保护焊接工艺方法焊接完成，利于提高焊接生产效益。
附图说明
图1为冲击式水轮机分瓣结构示意图。
图2为冲击式水轮机分瓣组合焊缝坡口示意图。
图3为转轮焊接结构示意图。
图4为图3的A--A剖视图。
图5为图3的B--B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
步骤1：分瓣制造的大型冲击式水轮机转轮制造材料采用马氏体锻钢，按转轮的分瓣结构，如图1所示，分别对转轮第一单瓣13、转轮第二单瓣14、转轮分瓣组合面第一水斗端部9和第二水斗端部11进行锻造，锻造后在制造厂内分别对转轮第一单瓣13、转轮第二单瓣14、转轮分瓣组合面第一水斗端部9和第二水斗端部11进行数控加工；
步骤2：转轮第一单瓣13和转轮第二单瓣14在数控加工中，除转轮分瓣面第一水斗根部10和第一水斗根部12型线外，水斗19均在水轮机产品制造厂数控加工完成；
步骤3：如图2所示，转轮分瓣组合焊缝坡口加工：通过数控加工的方式在转轮第一瓣13、转轮第二单瓣14的分瓣面1和分瓣面5上进行转轮分瓣组合焊缝15的坡口加工，坡口形式为窄间隙焊接坡口，其坡口形式为双侧U形窄间隙坡口，坡口角度α为0.3～3°，根部圆弧半径R为6～15mm，坡口深度h为1/3～2/3t，坡口钝边b为1～10mm；
步骤4：在水电站工地现场组装转轮第一单瓣13和转轮第二单瓣14；
步骤5：如图3和图4所示，转轮分瓣组合焊缝的焊接，采用窄间隙埋弧焊焊接转轮第一单瓣13与转轮第二单瓣14的分瓣组合焊缝15，焊缝厚度大于800mm，焊接位置为平焊位置，组合焊缝15为全熔透焊缝，焊缝根部18不清根，两侧坡口交替进行焊接，交替前每次每侧坡口焊接量为不大于100mm；
步骤6：转轮分瓣组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣组合焊缝15焊接完成后，对组合焊缝15进行无损探伤检测；
步骤7：转轮分瓣面水斗根部的加工，通过数控加工的方式加工转轮分瓣面第一水斗根部10和第二水斗根部12至满足设计尺寸要求；
步骤8：按照设计要求，将第一水斗端部9与第一水斗根部10、第二水斗根部11与第二水斗根部12组装；
步骤9：如图3和图5所示，转轮分瓣面水斗端部的组合焊接，采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接第一水斗端部9与第一水斗根部10、第一水斗端部11与第二水斗端部12的组合焊缝16，组合焊缝16主体部分采用熔化极气体保护焊进行焊接，其中水斗正压力面4表层1～40mm范围焊缝17采用钨极惰性气体保护焊进行焊接；
步骤10：转轮分瓣面水斗端部组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣面水斗端部组合焊缝16焊接完成后，对组合焊缝16进行无损探伤检测；
步骤11：转轮在水电站工地现场进行焊后消应热处理；
步骤12：转轮加工，通过数控加工的方式对转轮进行整体加工；
步骤13：转轮配重，待转轮数控加工后，对转轮进行静平衡试验和配重，消除转轮不平衡力矩；
步骤14：转轮水斗表面抛光，采用自动化机械抛光的方式对转轮水斗表面进行抛光，达到冲击式转轮水斗表面光洁度要求。
所述的转轮分瓣组合焊缝的焊接时，也可采用窄间隙熔化极气体保护焊焊接转轮第一单瓣13与转轮第二单瓣14的分瓣组合焊缝15。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大型冲击式水轮机分瓣转轮的制造工艺方法，其特征包括如下步骤：
1)转轮材料采用马氏体锻钢，按转轮分瓣结构分别对转轮第一单瓣(13)、转轮第二单瓣(14)、转轮分瓣组合面第一水斗端部(9)和第二水斗端部(11)进行锻造，锻造后在制造厂内分别对转轮第一单瓣(13)、转轮第二单瓣(14)、转轮分瓣组合面第一水斗端部(9)和第二水斗端部(11)进行数控加工；
2)转轮第一单瓣(13)和转轮第二单瓣(14)在数控加工中，除转轮分瓣面第一水斗根部(10)和第一水斗根部(12)型线外，水斗(19)在水轮机产品制造厂数控加工完成；
3)转轮分瓣组合焊缝坡口加工：通过数控加工的方式在转轮第一瓣(13)、转轮第二单瓣(14)的分瓣面(1)、分瓣面(5)上进行转轮分瓣组合焊缝(15)的坡口加工，坡口形式为窄间隙焊接坡口，其坡口形式为双侧U形窄间隙坡口，坡口角度α为0.3～3°，根部圆弧半径R为6～15mm，坡口深度h为1/3～2/3t，坡口钝边b为1～10mm；
4)在水电站工地现场组装转轮第一单瓣(13)和转轮第二单瓣(14)；
5)转轮分瓣组合焊缝的焊接：采用窄间隙埋弧焊焊接转轮第一单瓣(13)与转轮第二单瓣(14)的分瓣组合焊缝(15)，焊缝厚度大于800mm，焊接位置为平焊位置，组合焊缝(15)为全熔透焊缝，焊缝根部(18)不清根，两侧坡口交替进行焊接，交替前每次每侧坡口焊接量为不大于100mm；
6)转轮分瓣组合焊缝的无损探伤检测：转轮分瓣组合焊缝(15)焊接完成后，对组合焊缝(15)进行无损探伤检测；
7)转轮分瓣面水斗根部的加工：通过数控加工的方式加工转轮分瓣面第一水斗根部(10)和第二水斗根部(12)至满足设计尺寸要求；
8)按照设计要求，将第一水斗端部(9)与第一水斗根部(10)、第二水斗根部(11)与第二水斗根部(12)组装；
9)转轮分瓣面水斗端部的组合焊接：采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接第一水斗端部(9)与第一水斗根部(10)、第一水斗端部(11)与第二水斗端部(12)的组合焊缝(16)，组合焊缝(16)主体部分采用熔化极气体保护焊进行焊接，其中水斗正压力面(4)表层1～40mm范围焊缝(17)采用钨极惰性气体保护焊进行焊接；
10)转轮分瓣面水斗端部组合焊缝的无损探伤检测：转轮分瓣面水斗端部组合焊缝(16)焊接完成后，对组合焊缝(16)焊缝进行无损探伤检测；
11)转轮在水电站工地现场进行焊后消应热处理；
12)转轮加工：通过数控加工的方式对转轮进行整体加工；
13)转轮配重：待转轮数控加工后，对转轮进行静平衡试验和配重，消除转轮不平衡力矩；
14)转轮水斗表面抛光：采用自动化机械抛光的方式对转轮水斗表面进行抛光，达到冲击式转轮水斗表面光洁度要求。
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