淺談苗尾電站下機(jī)架組裝焊接施工方法

鄧 勇

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

淺談苗尾電站下機(jī)架組裝焊接施工方法

鄧 勇

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

根據(jù)苗尾水電站下機(jī)架組裝的關(guān)鍵工序、控制重點(diǎn)，全面梳理下機(jī)架組裝焊接過程中出現(xiàn)的問題，并對(duì)應(yīng)進(jìn)行原因分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為同類型電站的下機(jī)架組裝焊接提供技術(shù)支持。

下機(jī)架；支臂掛裝；焊接順序；施工工藝

1 概述

苗尾電站發(fā)電機(jī)型號(hào)SF350-56/14000，為立軸半傘式三相凸極同步發(fā)電機(jī)，額定容量389 MVA/350 MW，推力軸承位于下機(jī)架中心體上方，下導(dǎo)軸承設(shè)置在下機(jī)架中心體油槽內(nèi)。下機(jī)架均在各自的組裝工位組焊成鋼性整體后利用永久吊耳整體吊裝就位。

下機(jī)架為承重機(jī)架，其結(jié)構(gòu)特征為輻射型工字梁結(jié)構(gòu)，由中心體與12個(gè)徑向支臂組成，中心體外形尺寸為5 500 mm×2 380 mm，重62.106 5 t，下機(jī)架中心體與支臂裝配后支臂上邊外緣至機(jī)架中心尺寸為5 600 mm，總重量約179.112 t。

下機(jī)架組裝尺寸測(cè)量位置見圖1。

2 質(zhì)量控制

2.1 下機(jī)架焊前質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

中心體平面度：≤0.03 mm/m；

支臂底板至下導(dǎo)軸承中心線的高度C：715±2mm；

各接頭處錯(cuò)口：≤2mm。

2.2 下機(jī)架焊接后質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

中心體平面度：≤0.03mm/m；

各支臂基礎(chǔ)板螺栓中心至中心體中心A：5580±7mm；

各支臂的弦距B：2 997±3 mm；

支臂底板至下導(dǎo)軸承中心線的高度C：715±2mm。

圖1 下機(jī)架組裝尺寸測(cè)量位置示意圖

3 施工方法

3.1 工藝流程

中心體清掃、檢查→中心體吊裝及調(diào)整→支臂清掃、檢查及吊裝→把合支臂與中心體組合螺栓→支臂尺寸調(diào)整→組合縫連接板組裝焊接→組合縫預(yù)熱、焊接→焊縫無損檢測(cè)→檢查、驗(yàn)收→焊縫補(bǔ)漆。

3.2 下機(jī)架組裝

（1）在安裝間下機(jī)架組裝工位上擺放4件鋼支墩；

（2）在每個(gè)組裝支墩上擺放1對(duì)楔形板，并用水準(zhǔn)儀調(diào)平各楔形板的頂面高程；

（3）清掃中心體各加工面的油污和工地焊縫坡口，焊縫坡口打磨出金屬光澤，兩邊各打磨長(zhǎng)度不少于100 mm；

（4）將中心體吊裝至組裝支墩上，調(diào)整中心體水平；

（5）按出廠標(biāo)記吊裝下機(jī)架支臂，利用合縫把合螺栓與中心體進(jìn)行連接。下機(jī)架組裝詳見圖2。

圖2 下機(jī)架組裝示意圖

3.3 下機(jī)架加固

下機(jī)架支臂安裝完成，各支臂基礎(chǔ)板螺栓中心至中心體中心的距離、各支臂弦距、水平等調(diào)整完成后，用工字鋼在每一支臂上下分別進(jìn)行加固，最后形成整圓。

3.4 下機(jī)架焊接

（1）焊工和無損檢測(cè)人員資格

參加機(jī)架焊接的焊工必須持證上崗，并取得相應(yīng)的操作資格證，且在焊接前必須將焊工名單和焊工資質(zhì)上報(bào)監(jiān)理審查，經(jīng)審查合格后，方可持證上崗。在焊接全過程中嚴(yán)格按照廠家焊接工藝執(zhí)行，確保焊接變形，處于受控狀態(tài)。

無損檢測(cè)人員必須具有Ⅱ級(jí)以上資格證書或國(guó)家勞動(dòng)人事部門頒發(fā)的鍋爐壓力容器無損檢測(cè)Ⅱ級(jí)以上資格證書者。

（2）焊接材料和焊接要求

下機(jī)架材質(zhì)為Q345-B，依據(jù)廠家提供的苗尾電站下機(jī)架工地焊接工藝守則要求。下機(jī)架焊接采用手工電弧焊。

采用手工電弧焊焊接時(shí)，在施焊前，焊條必須按說明書要求進(jìn)行烘焙，烘焙溫度為350～380℃，烘焙1～2 h，當(dāng)溫度降至150℃時(shí)再轉(zhuǎn)入100～120℃保溫箱內(nèi)保存，焊條應(yīng)按JB3228《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》進(jìn)行管理。焊工每次攜帶的焊條為50～80根，并存放于供電的保溫筒內(nèi)，隨用隨取。使用后剩余的焊條應(yīng)存入干燥箱內(nèi)再次烘焙后才準(zhǔn)使用，焊條再次烘焙的次數(shù)不能超過2次，超過2次后不得使用。

手工電弧焊的焊接參數(shù)要求詳見表1。

表1 手工電弧焊焊接參數(shù)要求

（3）下機(jī)架整體焊接順序

臨時(shí)加強(qiáng)板焊接→預(yù)熱→定位焊→立焊縫焊接→上平縫焊接→下平縫焊接→拆除所有的臨時(shí)加固件→焊縫檢測(cè)→焊縫打磨→VT檢查→MT或PT、UT無損檢測(cè)→尺寸復(fù)查驗(yàn)收→焊縫補(bǔ)漆。

（4）焊接方法

為控制焊接變形，在每個(gè)支臂上、下翼板上各裝焊2塊臨時(shí)加強(qiáng)板，在立板的合縫處裝焊3塊臨時(shí)加強(qiáng)板，立板合縫處加強(qiáng)板按相同順序焊在同一側(cè)。加強(qiáng)板與筋板、翼板的焊角高度為8 mm。下機(jī)架在焊接過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)焊接變形量，根據(jù)變形量可調(diào)整焊接順序。

各焊縫坡口形式及加強(qiáng)板焊接詳見圖3。

圖3 下機(jī)架組合縫坡口形式及加強(qiáng)板焊接示意圖

1）定位焊

定位焊順序：立焊縫、上平焊縫、下平焊縫。

定位焊原則先焊中間，再焊兩側(cè)。焊縫長(zhǎng)60～80 mm，厚度為10 mm，分兩層一次焊接完成。在定位焊過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)尺寸數(shù)值的變化。

定位焊的焊接要求與正式焊縫相同，定位焊接前將焊縫坡口及周邊預(yù)熱80～100℃。

每道合縫處定位焊點(diǎn)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值大小選擇焊點(diǎn)數(shù)量。原則上每道合縫處至少焊3處定位焊，根據(jù)焊縫的長(zhǎng)度適當(dāng)增加定位焊點(diǎn)數(shù)量。兩個(gè)搭焊點(diǎn)之間的距離約400 mm左右。每道合縫的端頭處必須進(jìn)行定位焊，以防產(chǎn)生錯(cuò)邊。

在定位焊過程中根據(jù)實(shí)際情況測(cè)量各主要尺寸，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值調(diào)整搭焊順序。

2）組合縫正式焊接

根據(jù)下機(jī)架結(jié)構(gòu)形式安排6名焊工同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行焊接，焊接時(shí)采用多層、多道、分段、退步、小電流的焊接方法，以控制焊接變形。

對(duì)于坡口間隙超過4 mm的，需對(duì)坡口進(jìn)行長(zhǎng)焊。允許對(duì)間隙大的焊縫，在其背面加墊板，所加墊板的材質(zhì)與母材材質(zhì)相同。加墊板處的焊縫在正面焊縫焊完后，將背面的墊板用碳弧氣刨清除，并進(jìn)行打磨，做MT或PT探傷檢查，合格后，進(jìn)行背縫焊接。

立焊縫焊接時(shí)將大面坡口焊至坡口深度的1/2后，在背面清根、打磨，做MT或PT探傷檢查。合格后，將背面坡口焊至2/3厚度，根據(jù)變形情況，可進(jìn)行正面和背面焊縫的循環(huán)交替焊接，直至整條縫全部焊接完成。立縫焊接時(shí)采用多層、多道、分段跳焊的焊接工藝，焊接過程中上、下層焊縫的接頭處要錯(cuò)開30～50 mm。詳細(xì)焊接順序見圖4。

圖4 支臂與中心體縱縫焊接順序示意圖

上平縫焊接時(shí)將大面坡口焊至坡口深度的1/2后，進(jìn)行下部坡口碳刨清根，打磨，做MT或PT探傷檢查。合格后，將背面坡口焊至2/3，根據(jù)變形情況，可進(jìn)行正面和背面焊縫的循環(huán)交替焊接，直至焊滿全部焊縫。

平焊縫焊接時(shí)在縱向按分段、退焊的方法進(jìn)行焊接，每層焊縫從左到右，從右到左交替進(jìn)行。焊接過程中根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值隨時(shí)調(diào)整焊接順序，直至焊平各坡口焊縫。

焊接過程中除打底層、表層焊縫不進(jìn)行錘擊外，對(duì)其余各層焊縫逐層進(jìn)行錘擊，以降低焊縫的殘余應(yīng)力。

焊后打磨焊縫表面及附近區(qū)域，按圖紙技術(shù)要求對(duì)焊縫進(jìn)行MT或PT、UT探傷檢查，清除合縫處所有的工藝加強(qiáng)板及臨時(shí)支撐，并進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨處理。

（5）焊縫無損檢測(cè)

焊縫打磨完成后進(jìn)行UT、MT探傷檢查，UT焊縫檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB11345Ⅱ級(jí)；MT焊縫檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T6061Ⅱ級(jí)。

4 下機(jī)架組裝焊接過程中難點(diǎn)以及處理方法

4.1 支臂焊接收縮量確定

在下機(jī)架支臂焊接前無法做到精確確定支臂焊接收縮量，只能根據(jù)以往電站下機(jī)架支臂焊接經(jīng)驗(yàn)來初步確定收縮量，在支臂組合縫上事先加2-3 mm的鋼墊來調(diào)整焊接后的質(zhì)量控制要求。

4.2 支臂焊接變形的控制

在焊接過程中必然存在焊接變形，同時(shí)變形又最難精準(zhǔn)掌握，因此從以下幾點(diǎn)來控制：

1）焊工的選擇

參加機(jī)架焊接的焊工必須持證上崗，并取得相應(yīng)的操作資格證，而且焊工要有多年的焊接經(jīng)驗(yàn)。

2）焊接電流、速度的掌握

每位焊工的焊接習(xí)慣不同，因此焊工在選擇焊接電流也不同、焊接速度也不同，從而造成焊接變形不同。為嚴(yán)格控制變形，派專人監(jiān)控每位焊工的焊接電流和焊接速度，要保持每位焊工焊接量基本一致。

3）焊接變形的監(jiān)控和測(cè)量

在焊接過程中的焊接變形測(cè)量做不到精準(zhǔn)。焊接過程中要分階段測(cè)量焊接變形來控制焊接后質(zhì)量要求。在測(cè)量過程中，支臂保持加溫狀態(tài)，由于各支臂焊接時(shí)的層間溫度偏差，造成變形不一樣，因此焊接過程中的測(cè)量值只是相對(duì)的變形量，但可以作為焊接過程中調(diào)整變形的依據(jù)。

5 結(jié)語

下機(jī)架是機(jī)組的承重機(jī)架，支臂數(shù)量多，板厚較厚，組裝時(shí)需預(yù)留焊接收縮量，焊接前需進(jìn)行預(yù)熱，焊接時(shí)變形較大，在焊接過程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形，測(cè)量焊接過程中的變形量，根據(jù)變形量實(shí)時(shí)調(diào)整焊接順序。至目前，苗尾電站4臺(tái)套下機(jī)架已組裝和安裝完成，證明此工藝方法是可行的，希望對(duì)同類型電站提供借鑒。

TV734.4

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1672-5387（2017）10-0010-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.004

2017-07-21

鄧勇（1981-），男，助理工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)安裝管理工作。