CN114473134B - 一种转子支架弱约束对称焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转子支架弱约束对称焊接工艺，包括如下步骤：步骤一、焊前准备，通过把合块进行转子支架组装；步骤二、在立缝和径向焊缝的背缝侧进行定位焊；步骤三、立缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊；步骤四、径向焊缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊。该工艺可明显缩短转子支架焊接工期，在一定程度上降低了焊缝内应力，提升了转子支架焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及水轮发电机组转子支架焊接领域，特别涉及一种转子支架弱约束对称焊接工艺。
背景技术
水轮发电机组转子支架一般为生产厂家分瓣制造，电站现场焊接而成，转子支架焊缝较长、板材厚度较厚、焊缝温度变化不均匀等因素对转子支架焊接不利。转子支架的材质为高强度钢，为防止转子支架焊缝发生角变形，或者各结构焊缝内应力不均匀导致转子支架焊后外观尺寸收缩不均匀，焊缝开裂等缺陷。转子支架焊接过程中，一般会使用骑马板对焊缝两侧板材进行约束，此焊接工艺在水轮发电机组转子支架焊接方面得到广泛应用，转子支架焊后施工单位自检，焊缝无损检测通过率稳定在95％～98％之间，返修后能100％通过无损检测。但添加骑马板存在两个缺点：一是会导致焊缝冷却后存在较大内应力；二是骑马板添加和割除工序延长了转子支架焊接工期。为了保证转子支架焊接质量以及缩短转子支架焊接工期，需要对转子支架的焊接工艺进行优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转子支架弱约束对称焊接工艺，可明显缩短了转子支架焊接工期，在一定程度上降低了焊缝内应力，提升了转子支架焊接质量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种转子支架弱约束对称焊接工艺，包括如下步骤：
步骤一、焊前准备，通过把合块进行转子支架组装；
步骤二、在立缝和径向焊缝的背缝侧进行定位焊；
步骤三、立缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊；
步骤四、径向焊缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊。
优选的方案中，步骤一中，按照转子支架焊前外观尺寸组装转子支架，检查转子支架焊缝所开“X”型坡口，焊缝间隙3～5mm、错牙小于2mm，根据焊缝选择焊条及焊接线能量。
优选的方案中，步骤一中，在焊前对焊条进行烘烤，使用前在350℃-400℃烘烤1-2小时，烘干后的焊条保存在100℃～150℃的恒温箱内。
优选的方案中，步骤二中，在定位焊之前进行预热，当板材厚度大于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为80-100℃；当板材厚度大于或等于22mm，小于或等于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为40-60℃；当板材厚度小于22mm时，不需要预热，达到预热温度后，加热板调保温模式，开始焊接。
优选的方案中，所述步骤二中，定位焊厚度为10-15mm、层数不少于2层，定位焊焊缝长度为60～80mm、间距为300～400mm，每道焊缝焊完锤击消除应力。
优选的方案中，所述步骤三中，立缝共计n条，分别编号1至n号，具体操作如下：
S1、先焊单号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，采用先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h～0.3h后，h为板材厚度，停止焊接，进行消氢处理；
S2、焊接双号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，采用先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h～0.3h后，停止焊接，进行消氢处理；
S3、对立缝背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸；
S4、对单号焊缝背缝进行焊接，根据S3所测转子支架外观尺寸，确定使用分段跳焊顺序或退步焊工艺，当焊接厚度达到0.5h～0.6h后，停止焊接，进行消氢处理，再焊双号焊缝背缝侧，焊接工艺与单号焊缝一致，背缝消氢处理完成后，割除立缝把合块，测量转子支架外观尺寸；
S5、根据S4所测转子支架外观尺寸，进行正缝焊接，重复步骤S1-S4，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊。
优选的方案中，所述步骤四中，径向缝为x条，安排x名焊工焊接，沿圆周对称分布施焊，上下环板同步焊接，具体操作如下：
S1、径向缝正缝侧焊接，遵循先厚板、后薄板以及先中间后两边的焊接顺序进行分段跳焊，焊缝正缝侧焊接厚度达到025h～0.3h后，停止焊接，进行消氢处理；
S2、对背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸；
S3、根据S2所测转子支架外观尺寸，确定背缝焊接使用退步焊或者分段跳焊，焊接厚度达到0.5～0.6h后，进行消氢处理，割除径向缝把合块，测量转子支架外观尺寸；
S4、根据S3所测转子支架外观尺寸，调整后续的正缝焊接工艺，重复步骤S1-S3，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊。
优选的方案中，立缝正常焊接采用分段跳焊，从中间到两端进行跳焊，根据转子支架外观尺寸，当立筋垂直度为正，需要立筋垂直度减小时，对立筋正缝使用从下往上跳焊或立筋背缝采用从上往下进行退步焊；当立筋垂直度为负，需要立筋垂直度变大时，对立筋正缝使用从上往下进行退步焊或对立筋背缝从下往上跳焊。
优选的方案中，所述步骤四中，径向焊缝正常焊接采用分段跳焊，正常分段跳焊遵循先厚板、后薄板，先中间后两边的分段跳焊原则，根据转子支架外观尺寸，需要弦距收缩更多时，按照从薄板到厚板的顺序进行退步焊，需要减小弦距收缩量时，按照从厚板到薄板板的顺序进行退步焊。
优选的方案中，转子支架正式焊接过程，焊缝层间温度不大于200℃，立缝盖面焊从下向上焊接。
本发明提供的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，取消了骑马板添加与割除的工艺，在焊接过程中能够明显缩短转子支架焊接周期，焊缝收缩更均匀，能够有效降低焊缝内应力，提升转子支架焊接质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为立缝正常焊接顺序图；
图2为立筋垂直度示意图；
图3为立缝跳焊示意图；
图4为立缝退步焊示意图；
图5为径向焊缝正常焊接顺序图；
图6为弦距少收缩焊接顺序图；
图7为弦距多收缩焊接顺序图；
图8为分层焊接的示意图；
图9为把合块的安装图；
图中：把合块1，把和螺栓2。
具体实施方式
一种转子支架弱约束对称焊接工艺，包括如下步骤：
步骤一、焊前准备。按照转子支架焊前外观尺寸组装转子支架，检查转子支架焊缝所开“X”型坡口表面光滑，无毛刺、气孔等缺陷，坡口焊缝表面100mm范围内无油漆，露出金属光泽，母材PT检查合格，焊缝间隙3～5mm、错牙小于2mm，根据焊缝选择焊条及焊接线能量。
表1转子支架焊条对应线能量控制标准
在焊前对焊条进行烘烤，使用前在350℃-400℃烘烤1-2小时，烘干后的焊条保存在100℃～150℃的恒温箱内。随用随取，焊工应备有焊条保温筒，焊条在保温桶内存放时间不得超过4小时，超过4小时应重新烘烤，重新烘烤次数不应超过两次。焊接作业过程中，严禁焊工手持2根以上焊条。施工现场设置专门的焊条管理员，负责焊条的保管、烘干、发放和回收，并作好详细的记录。
在焊缝端部安装引、熄弧板，保证焊缝端部的内部质量。
焊前在转子支架各参数测量点处做好标记，确保每次测量点一致。
对焊缝间隙进行检查，焊缝间隙大于5mm时，在清根侧进行堆焊处理，坡口角度过小时，进行打磨修正。
步骤二、如图9所示，通过把合块进行转子支架组装，把合块预先焊装在各板材上，设置在背缝同侧，通过把和螺栓将对应的把合块进行连接，实现转子支架的组装，然后在立缝和径向焊缝的背缝侧进行定位焊。
在定位焊之前进行预热，当板材厚度大于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为80-100℃；当板材厚度大于或等于22mm，小于或等于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为40-60℃；当板材厚度小于22mm时，不需要预热，达到预热温度后，加热板调保温模式，开始焊接。
焊缝预热及焊条控制如表2所示：
表2焊缝预热及焊条控制
预热前确保加热板与焊缝紧密贴合，预热时确保各焊缝温度同步上升，单条焊缝温差(测点位于加热板焊缝两侧相同距离)不大于15℃，各加热焊缝平均温差不大于15℃。
定位焊厚度为10-15mm、层数不少于2层，定位焊焊缝长度为60～80mm、间距为300～400mm，每道焊缝焊完锤击消除应力。
定位焊完成后，温度降至室温测量转子支架参数，分析测量尺寸进行正式焊接。
步骤三、立缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，如图8所示。对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊，立缝正常焊接采用分段跳焊，焊接过程中具体焊接工艺根据转子支架外观尺寸进行调整。
立缝共计n条，分别编号1至n号，例如在本实施例中立缝共计22条，需要11名焊接工人操作，具体操作如下：
S1、先焊单号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，首先使用3.2细焊条进行打底焊，打底焊完成3层以后，换4.0粗焊条进行焊接，此过程，3.0焊条与4.0焊条焊接均为分段跳焊，分段跳焊遵循先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h～0.3h后，h为板材厚度，停止焊接，进行消氢处理。焊接过程中，必须每隔15分钟测量记录一次温度，控制焊缝层间温度不超过200℃。
S2、焊接双号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，首先使用3.2细焊条进行打底焊，打底焊完成3层以后，换4.0粗焊条进行焊接，此过程，3.0焊条与4.0焊条焊接均为分段跳焊，分段跳焊遵循先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h～0.3h后，停止焊接，进行消氢处理，所述消氢处理为通过加热板对焊缝进行加热，加热温度为250℃，保温4小时后自然冷却。
S3、对背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸；
S4、对单号焊缝背缝进行焊接，根据S3所测转子支架外观尺寸，确定使用分段跳焊顺序或退步焊工艺，首先使用3.2细焊条进行打底焊，打底焊完成3层以后，换4.0粗焊条进行焊接，此过程，3.0焊条与4.0焊条焊接顺序一致，当焊接厚度达到0.5h～0.6h后，停止焊接，进行消氢处理，再焊双号焊缝背缝侧，焊接工艺与单号焊缝一致，背缝消氢处理完成后，割除立缝把合块，测量转子支架外观尺寸；
S5、根据S4对转子支架外观尺寸的测量，进行正缝焊接，重复步骤S1-S4，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊。
在本实施例中，立缝正常焊接采用分段跳焊，如图1所示。
如图2所示，立缝正常焊接采用图1所示分段跳焊，从中间到两端进行跳焊；根据转子支架外观尺寸，当立筋垂直度为正，需要立筋垂直度减小时，如图3所示对立筋正缝使用从下往上跳焊，或如图4所示，立筋背缝采用从上往下进行退步焊。
当立筋垂直度为负，需要立筋垂直度变大时，如图4所示，对立筋正缝从上往下进行退步焊，或者如图3所示，对立筋背缝从下往上跳焊。
步骤四、径向焊缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊。
径向缝为x条，安排x名焊工焊接，沿圆周对称分布施焊，上下环板同步焊接，具体实施如下：
S1、径向缝正缝侧焊接：首先使用3.2细焊条进行打底焊，打底焊完成3层以后，换4.0粗焊条进行焊接，此过程，3.0焊条与4.0焊条焊接均为分段跳焊，分段跳焊遵循先厚板、后薄板，先中间后两边的分段跳焊原则，焊缝正缝侧焊接厚度达到025h～0.3h后，停止焊接，进行消氢处理。
S2、对背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸。
S3、根据S2所测转子支架外观尺寸，确定背缝焊接使用退步焊或者分段跳焊，首先使用3.2细焊条进行打底焊，打底焊完成3层以后，换4.0粗焊条进行焊接，此过程，3.0焊条与4.0焊条焊接顺序一致，焊接厚度达到0.5～0.6h后，进行消氢处理，割除径向缝把合块，测量转子支架外观尺寸。
S4、根据S3所测转子支架外观尺寸，调整后续的正缝焊接工艺，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊。
如图5所示，径向焊缝正常焊接采用分段跳焊，根据转子支架外观尺寸，需要弦距收缩更多时，如图7所示，按照从薄板到厚板的顺序进行退步焊；需要减小弦距收缩量时，如图6所示，按照从厚板到薄板的顺序进行退步焊。
对于立缝和径向缝，打底焊及盖面焊使用φ3.2焊条，其余使用φ4.0焊条，打底焊3层及盖面焊缝不得锤击，其余每一道焊缝焊后必须立即锤击消除应力。
前50％厚度的焊接分11段进行分段跳焊或者进行退步焊，后50％厚度的焊接，可分11段或5段。
本发明与传统转子支架约束焊接工艺比较，取消了骑马板添加与割除的工艺，在焊接过程中能够明显缩短转子支架焊接周期，焊缝收缩更均匀，能够有效降低焊缝内应力，提升转子支架焊接质量。转子支架弱约束对称焊接工艺在某电站850MW机组转子支架焊接中成功应用，转子支架焊后外观尺寸满足精品要求，各结构焊缝未发生角变形，焊缝自检过程中，该电站所有机组转子支架无损检测通过率达99％～100％，较传统转子支架约束焊接工艺首次自检通过率95％～98％优秀。
Claims (7)
1.一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、焊前准备，通过把合块进行转子支架组装，把合块预先焊装在各板材上，设置在背缝同侧，通过把和螺栓将对应的把合块进行连接，实现转子支架的组装；
步骤二、在立缝和径向焊缝的背缝侧进行定位焊；
步骤三、立缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完， 对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊，立缝正常焊接采用分段跳焊，从中间到两端进行跳焊，根据转子支架外观尺寸，当立筋垂直度为正，需要立筋垂直度减小时，对立筋正缝使用从下往上跳焊或立筋背缝采用从上往下进行退步焊；当立筋垂直度为负，需要立筋垂直度变大时，对立筋正缝使用从上往下进行退步焊或对立筋背缝从下往上跳焊；
立缝共计n条，分别编号1至n号，具体操作如下：
S1、先焊单号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，采用先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h~0.3h后，h为板材厚度，停止焊接，进行消氢处理；
S2、焊接双号焊缝正缝侧，焊工圆周对称、同步焊接，采用先中间后两边分段跳焊原则，当焊接厚度达到025h~0.3h后，停止焊接，进行消氢处理；
S3、对立缝背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸；
S4、对单号焊缝背缝进行焊接，根据S3所测转子支架外观尺寸，确定使用分段跳焊顺序或退步焊工艺，当焊接厚度达到0.5h~0.6h后，停止焊接，进行消氢处理，再焊双号焊缝背缝侧，焊接工艺与单号焊缝一致，背缝消氢处理完成后，割除立缝把合块，测量转子支架外观尺寸；
S5、根据S4所测转子支架外观尺寸，进行正缝焊接，重复步骤S1-S4，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊；
步骤四、径向焊缝焊接，先进行正缝焊接，再进行背缝焊接，双面交替焊接直至焊完，对正缝、背缝进行分段跳焊或退步焊，径向焊缝正常焊接采用分段跳焊，正常分段跳焊遵循先厚板、后薄板，先中间后两边的分段跳焊原则，根据转子支架外观尺寸，需要弦距收缩更多时，按照从薄板到厚板的顺序进行退步焊，需要减小弦距收缩量时，按照从厚板到薄板板的顺序进行退步焊。
2.根据权利要求1所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，步骤一中，按照转子支架焊前外观尺寸组装转子支架，检查转子支架焊缝所开“X”型坡口，焊缝间隙3~5mm、错牙小于2mm，根据焊缝选择焊条及焊接线能量。
3.根据权利要求1所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，步骤一中，在焊前对焊条进行烘烤，使用前在350℃-400℃烘烤1-2小时，烘干后的焊条保存在100℃～150℃的恒温箱内。
4.根据权利要求1所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，步骤二中，在定位焊之前进行预热，当板材厚度大于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为80-100℃；当板材厚度大于或等于22mm，小于或等于38mm时，转子支臂筋板立缝和转子支臂径向缝的预热温度为40-60℃；当板材厚度小于22mm时，不需要预热，达到预热温度后，加热板调保温模式，开始焊接。
5.根据权利要求1所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，所述步骤二中，定位焊厚度为10-15mm、层数不少于2层，定位焊焊缝长度为60～80mm、间距为300～400mm，每道焊缝焊完锤击消除应力。
6.根据权利要求1所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，所述步骤四中，径向缝为x条，安排x名焊工焊接，沿圆周对称分布施焊，上下环板同步焊接，具体操作如下：
S1、径向缝正缝侧焊接，遵循先厚板、后薄板以及先中间后两边的焊接顺序进行分段跳焊，焊缝正缝侧焊接厚度达到025h~0.3h后，停止焊接，进行消氢处理；
S2、对背缝清根、刨缝、打磨，MT探伤合格后，测量转子支架外观尺寸；
S3、根据S2所测转子支架外观尺寸，确定背缝焊接使用退步焊或者分段跳焊，焊接厚度达到0.5~0.6h后，进行消氢处理，割除径向缝把合块，测量转子支架外观尺寸；
S4、根据S3所测转子支架外观尺寸，调整后续的正缝焊接工艺，重复步骤S1-S3，双面交替焊接直至焊完，最终进行盖面焊。
7.根据权利要求1或6所述的一种转子支架弱约束对称焊接工艺，其特征在于，转子支架正式焊接过程，焊缝层间温度不大于200℃，立缝盖面焊从下向上焊接。
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