圓形互感器升高座焊接變形的原因分析及處理措施

■ 王仕寧，譚明志

關(guān)鍵字：法蘭盤；橢圓形；剛性；內(nèi)應(yīng)力

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電力變壓器中的互感器升高座，用來安裝電流互感器、二次引線及套管等零部件。升高座兩側(cè)為法蘭盤，中間為鋼板滾圓的筒體，筒體與筒體、筒體與法蘭盤均采用焊接的形式，如圖1、圖2所示。升高座通過兩側(cè)法蘭盤的孔與變壓器油箱、套管安裝到一起，如圖3、圖4所示。

圖1所示的L型升高座、圖2所示的直筒長圓形升高座在加工過程中時(shí)常出現(xiàn)變形問題，即筒體在焊接兩側(cè)的法蘭盤后，圓度出現(xiàn)變形，法蘭盤成橢圓形，出現(xiàn)無法安裝問題。

下面就互感器升高座的變形情況及產(chǎn)生原因進(jìn)行介紹。

1. 升高座圓度變形的情況

升高座上的法蘭盤與筒體通過焊接方式連接在一起，焊接后測(cè)量法蘭盤的外徑尺寸及光孔分度圓直徑，存在互差較大法蘭盤變形的問題，類似于橢圓，形式如圖5所示。

圖 1

圖 2

圖3 變壓器箱蓋上連接的升高座

圖4 變壓器箱壁上連接的升高座

圖5 升高座變形后的法蘭

以外徑1500mm，內(nèi)徑1320mm，厚度為25mm法蘭盤為例，焊接6mm厚的筒體，焊接完后法蘭盤內(nèi)外徑和光孔分度圓直徑均發(fā)生變形，測(cè)量最大尺寸和最小尺寸的互差為10~20mm。

2. 升高座變形原因分析

根據(jù)升高座的變形情況對(duì)其焊接過程進(jìn)行跟蹤，并測(cè)量升高座焊后法蘭盤尺寸，發(fā)現(xiàn)引起升高座變形的因素主要有以下幾點(diǎn)，具體如下。

（1）升高座直徑大，尤其是直徑＞1m以上，如果法蘭盤厚度薄、寬度窄，其自身剛性差對(duì)升高座的支撐作用就小，會(huì)導(dǎo)致焊后升高座剛性不足變形。

（2）不同直徑、不同長度的升高座應(yīng)選用不同厚度的筒體壁厚，筒體鋼板的厚度越薄焊后產(chǎn)生的變形越大。

（3）對(duì)于大直徑L型升高座來說，筒體與筒體的馬蹄狀對(duì)接位置距離法蘭盤越近，焊后升高座產(chǎn)生橢圓的趨勢(shì)越大，原因?yàn)橐欢笋R蹄形的筒體單件滾筒后即出現(xiàn)橢圓變形的趨勢(shì)，如果距離法蘭太近，變形趨勢(shì)未消除會(huì)連帶法蘭一起產(chǎn)生變形。

（4）對(duì)需要焊后使用鏜銑床等設(shè)備加工升高座兩端法蘭面、孔的，在加工前需用至少兩件的壓板等對(duì)升高座進(jìn)行壓緊裝夾，壓板壓緊也會(huì)導(dǎo)致升高座變形，圓度不合格。

升高座變形有時(shí)不是焊后即刻出現(xiàn)，而是在一段時(shí)間后待內(nèi)應(yīng)力慢慢釋放后顯現(xiàn)。

3. 升高座變形的處理措施

根據(jù)升高座變形原因的分析，采用以下方法對(duì)預(yù)防變形的升高座進(jìn)行矯正：

（1）火焰矯正法 首先測(cè)量升高座法蘭盤圓度最大互差值，確認(rèn)變形量及變形部位。根據(jù)法蘭盤的變形情況，在升高座內(nèi)徑最小位置的內(nèi)部用絲杠或千斤頂?shù)裙ぞ咧?，將升高座撐圓并在此基礎(chǔ)上再外撐一定尺寸（根據(jù)變形大小確定），然后利用焊槍對(duì)法蘭盤外側(cè)邊緣部位進(jìn)行局部的線狀火焰加熱（見圖6），加熱部位為圓度超差最大和最小部位的一定范圍內(nèi)，降溫后去掉絲杠或千斤頂。盡量不采取三角形加熱以免產(chǎn)生死彎變形，如需要采取三角形加熱，溫度不能過高、三角尺寸不能過大。

（2）敲擊振動(dòng)法 對(duì)變形小一些的升高座可采取敲擊振動(dòng)的方法進(jìn)行矯正。敲擊振動(dòng)法與火焰矯正法前期工作一樣，即確認(rèn)變形量及變形部位，在升高座內(nèi)部利用絲杠或千斤頂外撐一定尺寸；然后利用大錘輕敲擊法蘭厚度方向，敲擊部位為法蘭盤變形最大、最小位置的一定范圍內(nèi)，通過敲擊振動(dòng)釋放法蘭內(nèi)部應(yīng)力，達(dá)到矯正變形的目的。敲擊振動(dòng)后不要立即去掉絲杠或千斤頂，待放置至少4h以后再去掉。

4. 升高座變形的預(yù)防措施

可采用如下措施預(yù)防升高座變形：

（1）對(duì)大直徑，尤其是直徑≥1m的升高座，法蘭盤環(huán)的寬度≥100mm、厚度＞25mm，筒體壁厚應(yīng)為8~10mm；對(duì)直徑在0.7~1m的升高座，法蘭盤環(huán)的寬度≥80mm，厚度≥25mm，筒體壁厚為8mm；對(duì)于直徑＜0.7m的升高座，法蘭盤環(huán)寬度80mm，厚度＞20mm，筒體壁厚應(yīng)為6~8mm。

（2）對(duì)L型升高座，加大法蘭盤與筒體和筒體對(duì)接焊縫的距離。

（3）對(duì)需要焊后使用鏜銑床等設(shè)備加工升高座兩端法蘭面、孔的，升高座焊接后內(nèi)部用鋼管或絲杠進(jìn)行支撐，然后再進(jìn)行裝夾、加工（見圖7）。

圖6 火焰加熱矯正變形

圖7 內(nèi)部加支撐

5. 結(jié)語

通過對(duì)升高座采取措施進(jìn)行前期預(yù)防控制，有效保證了升高座的質(zhì)量，滿足了互感器升高座與變壓器油箱、套管的裝配要求。