光照电站水轮机圆筒阀装焊工艺技术概述

2011-07-02闫海滨李荣生

大电机技术 2011年4期

闫海滨，李荣生

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

1 概述

近年来，在水轮机设计中出现了一种新的进水阀结构，即圆筒阀结构。在国外，一些大型水轮机制造厂商自上个世纪70年代以来陆续研制、应用了一些圆筒阀。经过多年的技术储备，哈尔滨电机厂有限责任公司（以下简称哈电机）自行设计、制造出国内首台水轮机圆筒阀。经过机组多年运行验证，圆筒阀的各项技术指标均达到设计和使用要求，标志着哈电机已完全掌握了圆筒阀的设计、制造技术。这项技术已在其他大型电站机组中得到推广应用。

2 圆筒阀的结构

圆筒阀的结构可以从它的名字上看出，是圆筒形结构。工作位置布置在水轮机固定导叶和活动导叶之间，具体如图1所示。

图1

3 圆筒阀坯料的成型及坡口制备工艺要点

（1）筒体坯料采用材质为16MnR的钢板，厚度为150mm。筒体分成2瓣制造，在工地焊接成一体。1/2筒体分多块下料，下料的块数根据圆筒阀的具体结构尺寸和所能采购到的钢板实际规格通过套裁优化确定下料方案。实际下料尺寸包含成型余量，成型余量约为350mm。成型后划线、配割去除该余量。

（2）圆筒阀的筒体采用厚钢板滚压成型。将钢板加热至1000℃左右，利用哈电机的大型滚板机进行滚压成形。

（3）制备焊接接头坡口。由于圆筒阀钢板厚度较厚，所以采用了加大接头间隙，减小接头坡口角度的坡口形式，在保证接头坡口适合焊接的前提下尽量减少焊接量。见图2。

（4）筒体自身拼焊缝的焊接方法采用熔化极气体保护焊（GMAW），焊接材料选用GB ER50-6，焊接工艺规范见表1。

图2 圆筒阀坯料的拼焊接头形式

表1 焊接工艺规范

4 圆筒阀密封面的制造工艺要点

（1）不锈钢密封环结构特点

在圆筒阀与顶盖、底环相接触的两个面，是机组运行过程中的空化、泥沙磨损区域。为了强化工件这一部位的抗空化，抗磨损能力，在设计上对这个区域采用将马氏体不锈钢环板（牌号S135）焊在筒体上的结构形式，通过焊后的机械加工来满足尺寸精度。具体结构见图3、图4。

图3 上不锈钢密封环结构简图

（2）不锈钢密封环的制造工艺

为了保证密封环能够与筒体有良好的接触以及在加工后有足够的不锈钢层，在筒体完成拼焊后应对筒体进行局部加工。

由于不锈钢密封环的尺寸较大，刚度较差，不锈钢密封环采取了分段进行下料，单独成型、加工的方式。在完成与筒体的装配后，再完成拼焊缝的焊接。

图4 下不锈钢密封环结构简图

（3）不锈钢密封环与筒体的装配

不锈钢密封环与筒体之间的装配按图纸要求进行。在保证图纸要求的尺寸公差精度前提下，还要保证图纸要求的加工面有足够的加工余量。不锈钢密封环与筒体装配时要采用一些简单的夹具，保证不锈钢密封环与筒体之间的接头间隙在合理的范围内，以利于焊接工作的正常进行。焊接前，应对筒体装焊临时工艺支撑筋以减小焊接变形。这些临时工艺支撑筋在完成焊后消除应力热处理后清除掉。

（4）不锈钢密封环与筒体的焊接

不锈钢密封环采用马氏体不锈钢，焊接材料选用奥氏体材料，这样既可以满足设计要求的强度，也可以降低焊接难度。焊接工艺规范见表1。

（5）圆筒阀防运输变形支撑筋布置方式

圆筒阀由于尺寸较大，工件自身刚度较差。为了减少运输变形，在完成最终加工后要对工件加装辅助临时运输支撑筋，这些支撑筋在工地现场组装前拆除，支撑筋布置方式见图5。

班级里竟然只有十几个孩子知道“茫茫”的意思。于是我又重复了上次教学“茫茫”这个词的步骤：①交流词义②看图片③指导朗读。这三个步骤之后学生似乎又理解了“茫茫”的意思。