趙永勝

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

1 引 言

景洪機組在檢修期間，通過UT、PT 探傷，在轉(zhuǎn)輪葉片出水邊部位先后發(fā)現(xiàn)多處裂紋，這引起了業(yè)主和哈電內(nèi)部的高度重視和關(guān)注。對于裂紋的原因分析和處理方式對于以后的轉(zhuǎn)輪設(shè)計制造均具有指導(dǎo)性和規(guī)范性的意義。雖然采取了增加三角塊的方案，但由于所加三角塊較小，沒有解決葉片裂紋問題。因此經(jīng)重新設(shè)計，決定將原來的小三角塊去除，重新焊接大尺寸的三角塊，以徹底解決轉(zhuǎn)輪葉片裂紋問題。

目前國內(nèi)外還沒有在轉(zhuǎn)輪加裝三角塊后，采取換裝三角塊的先例，無論是拆除轉(zhuǎn)輪三角塊還是回裝轉(zhuǎn)輪三角塊，在技術(shù)上和生產(chǎn)過程中都存在很大的難度，需要采取必要的工藝措施和手段，才能最終滿足圖紙要求。轉(zhuǎn)輪三角塊采用碳弧氣刨或空氣等離子切割拆除，拆除前需對轉(zhuǎn)輪上冠、下環(huán)用拉筋支撐來控制尺寸變化。不管是拆除轉(zhuǎn)輪三角塊還是回裝后轉(zhuǎn)輪三角塊焊接，都要嚴(yán)格監(jiān)控上冠與下環(huán)的同軸度、上冠與下環(huán)的相對扭轉(zhuǎn)、葉片進口節(jié)距，最終滿足圖紙尺寸要求。

2 結(jié)構(gòu)特點及裝配焊接過程中的難點

（1）定位困難。景洪機組已經(jīng)加裝過一次三角塊，只是當(dāng)時的三角塊尺寸較小，無法滿足機組低負荷運行需求。新加三角塊不僅要將原三角塊去除，還將去除部分葉片（見圖2）。由于沒有基準(zhǔn)位置參考，具體去除量很難確定。

（2）葉片去除困難。轉(zhuǎn)輪葉片材料為0Cr13Ni4Mo，為馬氏體不銹鋼。該材料無法用常規(guī)氣割方法去除。采用等離子設(shè)備在有限的空間內(nèi)操作困難，等離子切割面不規(guī)則，需要仔細打磨。

圖1 轉(zhuǎn)輪葉片出水邊部位先后出現(xiàn)多處裂紋

圖2 葉片工作位置軸面投影圖（1∶5）

（3）裝配困難。加工后三角塊重量約44kg。在其坑內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境里，將如此重且形狀特殊的工件裝配到特定的位置，且要保證其尺寸正確、位置精準(zhǔn)，其難度可想而知。

（4）焊接困難。轉(zhuǎn)輪處于工作位置，部分焊縫處于仰焊位置，這對于馬氏體不銹鋼焊接而言，是極其困難的。

3 具體措施

3.1 去除小三角塊

圖3

（1）采取等離子切割與碳弧氣刨相結(jié)合的方式去除原有小三角塊（去除區(qū)域見圖3）。

（2）制作切割劃線樣板，在葉片上確定去除區(qū)域并打標(biāo)記。

（3）先用等離子切割去除葉片較薄處，較厚處可采用碳弧氣刨去除。

（4）葉片及上冠待焊區(qū)域預(yù)留5mm 鏟磨余量，在葉片上鏟磨出焊接坡口并將其它部位打磨光滑到圖紙尺寸。

（5）對葉片坡口和上冠切割處做PT 探傷，標(biāo)準(zhǔn)按ASME第VIII 卷附錄8 執(zhí)行。

3.2 裝配大三角塊

（1）考慮新三角塊的重量，采用2 個鉚工操作、同時2個焊工協(xié)作的裝配方式，以確保操作安全。

（2）由于此次加的大三角塊厚度較葉片出水邊本體厚，因此裝配原則為：原始葉片正面臨近出水邊側(cè)與大三角塊正面對齊，最遠點由設(shè)計部給出定位尺寸。原始葉片背面臨近出水邊側(cè)需長焊至均勻過渡到大三角塊。

（3）三角塊檢查合格后點焊固定，需檢查三角塊尖點到上冠或下環(huán)出水口的垂直距離，與理論值對比，以確認裝配質(zhì)量。

3.3 焊前準(zhǔn)備

（1）徹底清理去除待焊區(qū)域及其30mm 范圍內(nèi)的油、銹、水、探傷劑等有害雜質(zhì)。

（2）采用石棉布對附近葉片進行保護。

（3）對待焊部位進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度要大于100℃。

3.4 大三角塊焊接

焊接工藝參數(shù)：焊接材料為HS367M；焊材規(guī)格為φ1.2mm；焊接電壓為22～32V；焊接電流為200～250A；預(yù)熱溫度為大于100℃；層間溫度小于170℃；保護氣體：95%Ar＋5%CO2；氣體流量：16～20L/min；

大三角塊焊接接頭形式（見圖4）。

3.4.1 焊接順序（1）首先進行定位焊，定位焊焊在背面坡口，每段焊縫50～80mm，厚度10～15mm，間隔100～150mm。

圖4 大三角塊焊接接頭形式

（2）焊接三角塊與葉片正面坡口至1/2 焊量。

（3）在三角塊與葉片焊縫背面清根、打磨，做PT 探傷。

（4）焊接三角塊與葉片背面坡口至1/2 焊量。

（5）焊接三角塊與上冠正面坡口至1/2 焊量。

（6）在三角塊與上冠焊縫背面清根、打磨，做PT 探傷。

（7）焊接三角塊與上冠背面坡口至1/2 焊量。

（8）交替焊接三角塊與葉片、上冠焊縫至完成全部焊量。

3.4.2 焊接注意事項

三角塊與葉片、上冠焊縫完成后，檢查合格后焊接三角塊與葉片過渡焊縫；過渡焊縫要分區(qū)域交替焊接；過渡焊縫要飽滿，為后序鏟磨留有余量；焊接采用小規(guī)范進行施焊、焊道擺寬不大于20mm；嚴(yán)格控制層間溫度和預(yù)熱溫度；逐層錘擊消除焊接應(yīng)力。

3.5 焊后鏟磨與探傷

（1）焊后對所有過流面進行粗磨，達到探傷要求。

（2）對焊縫和補焊區(qū)域進行PT、UT 探傷檢查，PT、UT 探傷標(biāo)準(zhǔn)分別按ASME 第VIII 卷附錄8、附錄12執(zhí)行。

（3）對有缺陷部位采用鎢極氬弧焊修補。

（4）精磨所有區(qū)域達到圖紙要求，并將三角塊出水邊側(cè)按圖5 所示修磨成圓頭。粗糙度要求低于Ra3.2。

（5）將返修后的部位進行拍照見圖5。

圖5 大三角塊出水邊側(cè)斷面形狀示意圖

4 結(jié) 論

景洪電站水輪機轉(zhuǎn)輪的裂紋處理和更換三角塊工作取得了較好的效果。在現(xiàn)場施工過程中解決了一些技術(shù)難點，主要是轉(zhuǎn)輪在工作位置上被切割部分的定位劃線、空間曲面變厚度部位的等離子切割、仰焊位置的焊接質(zhì)量控制、焊縫打磨和探傷方法的選用等關(guān)鍵技術(shù)。逐步完善了大型水輪機轉(zhuǎn)輪在工地進行缺陷修復(fù)和改造的技術(shù)方案，為其它水電站的轉(zhuǎn)輪修復(fù)和技術(shù)改造提供了可行的技術(shù)支持。