CN115041860A - 一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构。测头体焊接结构包括壳体、测头体、过渡套、过渡套非过流侧不锈钢层、过渡套过流侧不锈钢层，壳体与过渡套之间为焊接连接，过渡套与测头体之间通过止口配合并焊接连接；通过增加过渡套并在过渡套上堆焊不锈钢层，使过渡套与壳体间、过渡套与测头体间均实现了同材质焊接，避免了异种钢焊接接头带来的焊接质量不稳定性；过渡套与测头体间通过采用大钝边非焊透结构并采用三项组织焊材焊接，降低了焊接量及焊缝残余应力水平；过渡套与测头体间通过采用止口配合形式，抵消了一部分壳体内压力，以减小实际作用在测头体焊缝上的工作应力，能够更好地保证测头体焊接质量，并提高运行的安全裕度。

Description

一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构

技术领域

本发明涉及水电行业超高水头机组测压技术领域，是一种主要用于冲击式机组配水环管、抽水蓄能机组蜗壳等部件测压管路的测头体焊接结构。

背景技术

以往测头体焊接结构中壳体为低合金高强钢材质，测头体为不锈钢材质，二者为异种钢焊透形式，焊接接头在制造及运行中多见开裂等缺陷，奥氏体或马氏体不锈钢材质测头体与高强钢壳体间焊接接头出现焊接质量问题的主要原因为异种钢焊接接头界面化学成分及金相组织复杂，加之操作原因，导致焊接质量不稳定，可控性差；另外焊透接头残余应力水平高，奥氏体焊缝强度明显低于壳体材料，在残余应力叠加工作应力作用下造成奥氏体焊缝开裂的风险相对较大，鉴于此，本发明提出一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构。

发明内容

本发明提出一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，适用于超高水头冲击式机组配水环管、抽水蓄能机组蜗壳等部件测压管路的测头体焊接工序，能够更好地保证测头体焊接质量，提高运行的安全裕度，本发明的技术方案为：测头体焊接结构包括壳体、测头体、过渡套、过渡套非过流侧不锈钢层、过渡套过流侧不锈钢层，壳体与过渡套之间为焊接连接，过渡套与测头体之间通过止口I配合并焊接连接。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与壳体之间为高强钢同材质等厚度等强度焊透结构，焊接材料按等强匹配。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与测头体之间为大钝边非焊透结构，非焊透坡口深度B≤壳体厚度K的1/2，测头体选用马氏体或奥氏体不锈钢材质，焊接材料选用三项组织焊材。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套作为标准件制备，单件下料加工后堆焊非过流侧不锈钢层及过流侧不锈钢层，而后再加工堆焊层，加工后不锈钢层厚度E为4mm～5mm。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，先装配过渡套，完成过渡套与壳体之间的焊缝，随部件整体退火消应后再插装测头体，之后完成过渡套与测头体之间的焊缝。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与测头体之间的非过流侧焊缝坡口深度A与过流侧焊缝坡口深度C之和≥壳体厚度K的1/2。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，测头体与过渡套间配合止口I的搭接宽度D为10mm～20mm。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，测头体中间通流孔J及配合止口I的转角处导圆处理，导圆半径≤R1mm，测头体与过渡套间加强角焊缝H部位增加圆角打磨处理，打磨圆角尺寸R10mm及以上。

本发明的有益效果是：

1)通过增加过渡套并在过渡套上堆焊不锈钢层，使过渡套与壳体间、过渡套与测头体间均实现了同材质焊接，避免了异种钢焊接接头带来的焊接质量不稳定性。

2)过渡套与测头体间通过采用大钝边非焊透结构并采用三项组织焊材焊接，降低了焊缝熔敷金属填充量，也降低了焊缝残余应力水平。

3)过渡套与测头体间通过采用止口配合形式，抵消了一部分壳体内压力，以减小实际作用在测头体焊缝上的工作应力，可将测头体焊缝应力水平控制在焊缝金属屈服强度的50％以下。

4)通过在测头体中间通流孔转角处、测头体配合止口转角处导圆处理，测头体与过渡套间加强角焊缝部位增加圆角打磨处理，避免了应力集中现象。

附图说明

图1为本发明测头体焊接结构剖视图。

图2为异种钢焊透形式测头体焊接结构剖视图。

附图中部件标号说明：

1-壳体；2-测头体；3-过渡套；4-过渡套非过流侧不锈钢层；5-过渡套过流侧不锈钢层；6-壳体(1)与过渡套(3)之间连接焊缝；7-过渡套(3)与测头体之间非过流侧连接焊缝；8-过渡套(3)与测头体之间过流侧连接焊缝；9-壳体(1)与旧结构测头体(3)之间连接焊缝；10-旧结构测头体。

A-过渡套(3)与测头体(2)之间的非过流侧焊缝坡口深度；B-过渡套(3)与测头体(2)之间非焊透坡口深度；C-过渡套(3)与测头体(2)之间的过流侧焊缝坡口深度；D-测头体(2)与过渡套(3)间配合止口I的搭接宽度；E-过渡套(3)加工后的不锈钢层厚度；F-壳体(1)上的过渡套(3)装配孔；G-壳体(1)的过流表面；H-测头体(2)与过渡套(3)之间非过流侧加强角焊缝；I-测头体(2)与过渡套(3)间配合止口；J-测头体(2)中间通流孔；K-壳体(1)厚度。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本发明是一种主要用于超高水头冲击式机组配水环管、抽水蓄能机组蜗壳等部件测压管路的测头体焊接结构，本发明的具体实施方案为：

如图1所示，测头体焊接结构包括壳体1、测头体2、过渡套3、过渡套非过流侧不锈钢层4、过渡套过流侧不锈钢层5，壳体1与过渡套3之间为焊接连接，焊接接头为焊缝6，过渡套3与测头体之间通过止口I配合，焊接接头为非过流侧焊缝7及过流侧焊缝8。

测头体2中间通流孔J及配合止口I的转角处导圆处理，导圆半径≤R1mm。过渡套3作为标准件制备，单件下料加工后堆焊非过流侧不锈钢层4及过流侧不锈钢层5，而后再加工堆焊层，加工后不锈钢层厚度E为4mm～5mm。

先在壳体1上开制过渡套3的装配孔F，装配过渡套3，过渡套3与壳体1之间为高强钢同材质等厚度等强度焊透结构，焊接材料按等强匹配，完成过渡套3与壳体1之间的焊缝6，该焊缝进行100％UT探伤检查，随部件整体退火消应后再插装测头体2，测头体2与过渡套3间采用止口配合，配合止口I的搭接宽度D为10mm～20mm，过渡套3与测头体2之间为大钝边非焊透结构，测头体2选用马氏体或奥氏体不锈钢材质，非焊透坡口深度B≤壳体1厚度K的1/2，过渡套3与测头体2之间的非过流侧焊缝7坡口深度A与过流侧焊缝8坡口深度C之和≥壳体1厚度K的1/2，焊接材料选用三项组织焊材，最后完成过渡套3与测头体2之间的非过流侧焊缝7及过流侧焊缝8，测头体2与过渡套3间加强角焊缝H部位增加圆角打磨处理，打磨圆角尺寸R10mm及以上，避免应力集中，打磨后进行PT探伤检查。

如图2所示，旧结构测头体10为不锈钢材质，壳体1为低合金高强钢材质，二者之间为圆柱插入式异种钢焊透结构，连接焊缝9采用奥氏体焊材焊接。

Claims (7)

1.一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征是：测头体焊接结构包括壳体(1)、测头体(2)、过渡套(3)、过渡套非过流侧不锈钢层(4)、过渡套过流侧不锈钢层(5)，壳体(1)与过渡套(3)之间为焊接连接，焊接接头为焊缝(6)，过渡套(3)与测头体之间通过止口I配合，焊接接头为非过流侧焊缝(7)及过流侧焊缝(8)。

2.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述过渡套(3)与壳体(1)之间为高强钢同材质等厚度等强度焊透结构。

3.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述过渡套(3)与测头体(2)之间为大钝边非焊透结构，非焊透坡口深度B≤壳体(1)厚度K的1/2，测头体(2)为马氏体或奥氏体不锈钢材质，焊接材料为三项组织焊材。

4.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述过渡套(3)制备为标准件，单件下料加工后堆焊的非过流侧不锈钢层(4)及过流侧不锈钢层(5)厚度E为4mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述过渡套(3)与测头体(2)之间的非过流侧焊缝(7)坡口深度A与过流侧焊缝(8)坡口深度C之和≥壳体(1)厚度K的1/2。

6.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述测头体(2)与过渡套(3)间配合止口I的搭接宽度D为10mm～20mm。

7.根据权利要求1所述的一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，其特征在于：所述测头体(2)中间有通流孔J，转角处有导圆处理的配合止口I，导圆半径≤R1mm，测头体(2)与过渡套(3)间的加强角焊缝H部位打磨圆角尺寸R10mm及以上。

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