锅浪跷水电站水轮机蜗壳的安装与焊接技术.pdf
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1、S i c h u a n H y d r o p o w e r 8 1 锅浪跷水电站水轮机蜗壳的安装与焊接技术李 万 有1,杨 小 军2,杨 宏2(1.大唐雅安电力开发有限公司,四川 雅安 6 2 5 5 0 0;2.四川二滩国际工程咨询有限责任公司,四川 成都 6 1 1 1 3 2)摘 要:结合锅浪跷水电站3号机组的蜗壳安装与焊接出现的焊接缺陷,从后续的处理措施、处理过程和结果来看,要保证蜗壳安装焊接质量,除加强焊接前的焊接工艺、焊接顺序及方案等技术准备外,焊接过程更要注意减少焊接残余应力,加强焊接环境控制及焊接过程中的预热、后热、层间打磨、焊条保温等精细化管理。所采取的质量管理及技术
2、调整措施,可为其它电站在蜗壳焊接过程中预防焊接缺陷提供参考。关键词:水电站;蜗壳;安装;焊接中图分类号:TM 6 2 2;T V 7 3 4.1;T K 3 6文献标识码:B文章编号:1 0 0 1-2 1 8 4(2 0 2 3)0 4-0 0 8 1-0 4I n s t a l l a t i o n a n d W e l d i n g o f S p i r a l C a s e i n G u o l a n g q i a o H y d r o p o w e r S t a t i o nL I W a n y o u1,YANG X i a o j u n2,YANG
3、H o n g2(1.D a t a n g Y a a n E l e c t r i c P o w e r D e v e l o p m e n t C o.,L t d.,Y a a n S i c h u a n 6 2 5 5 0 0;2.S i c h u a n E r t a n I n t e r n a t i o n a l E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g C o.,L t d.,C h e n g d u S i c h u a n 6 1 1 1 3 2)A b s t r a c t:C o m b i n e
4、 d w i t h t h e w e l d i n g d e f e c t s i n s p i r a l c a s e i n s t a l l a t i o n a n d w e l d i n g o f U n i t#3 o f G u o l a n g q i a o H y d r o p o w e r S t a t i o n,f r o m t h e f o l l o w-u p t r e a t m e n t m e a s u r e s,p r o c e s s i n g p r o c e d u r e a n d r e s
5、 u l t s,t o e n s u r e t h e w e l d i n g q u a l i t y o f s p i r a l c a s e i n s t a l l a t i o n,i n a d d i t i o n t o s t r e n g t h e n i n g t h e t e c h n i c a l p r e p a r a t i o n o f w e l d i n g p r o c e s s,w e l d i n g s e q u e n c e a n d p l a n,m o r e a t t e n t i
6、 o n s h o u l d b e p a i d t o r e d u c i n g w e l d i n g r e s i d u a l s t r e s s d u r i n g w e l d i n g,s t r e n g t h e n i n g t h e c o n t r o l o f w e l d i n g e n v i r o n m e n t a n d t h e f i n e m a n a g e m e n t o f p r e h e a t i n g,p o s t-h e a t-i n g,i n t e r l
7、 a y e r g r i n d i n g a n d e l e c t r o d e i n s u l a t i o n i n t h e w e l d i n g p r o c e s s.T h e q u a l i t y m a n a g e m e n t a n d t e c h n i c a l a d j u s t m e n t m e a s u r e s a d o p t e d c a n p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r o t h e r p o w e r s t a t i o n
8、 s t o p r e v e n t w e l d i n g d e f e c t s i n t h e p r o c e s s o f s p i r a l c a s e w e l d i n g.K e y w o r d s:H y d r o p o w e r S t a t i o n;S p i r a l C a s e;I n s t a l l a t i o n;W e l d i n g1 工程概况锅浪跷水电站系青衣江一级支流天全河梯级开发中的龙头电站,位于四川省雅安市天全县紫石乡境内,电站主厂房机组设计为37 0 MW混流式机组。水轮机型号为HL
9、 A 9 2 0-L J-2 4 5,额定水头2 5 0 m,在任何工况下甩负荷时,蜗壳进口处最大压力不超过3.8 MP a。大机组共3台,由昆明电机厂有限公司制造,每台机组蜗壳共分为2 4节,一块舌板。其中小头(第1 82 4节)瓦块与座环焊接在一起,整体到货;其余蜗壳各节在昆明电机厂内预装,将第25节、第69节、第1 01 3节、第1 41 7节在厂内分别组装成大节(共4大节)加固后分节运至施收稿日期:2 0 2 3-0 7-0 2工现场进行挂装,现场厂家未设置凑合节和蝶形边。蜗壳钢板材质均为Q 3 4 5 R,钢板厚度=2 83 6 mm,其中第16节厚度为3 6 mm,第71 4节厚度
10、为3 2 mm,第1 52 1节厚度为2 8 mm;座环直径3 2 9 8 mm,钢板厚度=9 0 mm,厂家到货座环材质为Q 3 4 5 B;蝶形边焊缝直径4 0 4 7 mm,焊缝长度为9 5 3 6 mm,蝶形边为v型单面坡口,坡口在流道内侧。蜗壳瓦块与座环焊接采用厂家提供焊条(型号:CHE 5 0 7,5.0 mm、4.0 mm、3.2 mm)。2 3号机蜗壳安装焊接异常情况3号机蜗壳安装焊接完成后,在探伤时多次第4 2卷第4期2023年8月四 川 水 力 发 电S i c h u a n H y d r o p o w e ro l.4 2,N o.4A u g.,20238 2 S
11、 i c h u a n H y d r o p o w e r发现焊缝冷裂纹,监理工程师采取了焊材质量核查、更严格控制焊接工艺及焊接过程、旁站监督、组织召开专题会、征询厂家意见、暂停焊接等多种措施,也督促承包人对3号机蜗壳重新进行了焊接,但结果仍不理想。2.1 第一次焊接及结果3号机座环安装和蜗壳挂装完成并经监理验收后开始焊接,焊接方式严格按照厂家提供的焊接工艺作业指导书的要求进行,采用多段、多层、多道、退步焊接,焊条为主机厂家提供,焊条现场烘烤保温。焊接完成2 4 h后对上、下蝶形边焊缝探伤检查,未发现裂纹,但在后续探伤复查时,发现下蝶形边出现开口性裂纹,其位置在蝶边与蜗壳母材融合线上,为
12、连续性裂纹;上蝶形边裂纹出现在焊缝内部,其位置靠近蜗壳板材侧,也为连续性裂纹。因裂纹在焊接过后未立即出现,而是相隔一段时间才出现,因而判断为焊接冷裂纹,也称之为“延迟裂纹”。经过承包人和监理单位多方咨询,并与厂家沟通后进一步完善其焊接工艺流程,增加了焊前预热(温度为1 2 0)、焊后后热(温度为2 5 0,4 h)工序,其余焊接方式和焊条均未调整,同时,要求承包人严格控制焊接电流、焊接速度、控制焊接层间温度、加强层间焊缝清理等精细化管理。2.2 下蝶形边焊缝处理及结果承包人按照厂家要求对3号蜗壳下蝶形边焊缝进行处理,处理完成后对焊缝进行超声波无损检测,发现裂纹仍然存在。监理工程师随即要求承包人
13、暂停蜗壳焊接工作,并及时上报3号蜗壳焊接详细过程、缺陷出现的部位和形式。鉴于3号蜗壳下蝶形边焊缝处理完成后仍然存在裂纹的情况,监理工程师要求承包人上报“3号机组蜗壳焊缝问题及其焊接方式的函”,经监理工程师审核后,立即转呈了业主并建议业主协调昆明电机厂对该问题出具书面处理意见。业主协调厂家提供了书面回复意见。监理工程师随即转发给承包人,并要求承包人严格按照厂家意见组织现场施工。2.3 上蝶形边焊缝处理及结果处理上蝶形边时,先将缺陷刨开后进行着色探伤检查和渗碳层打磨,确定是否将缺陷部位清理干净,着色探伤合格后,再进行焊接,同时严格控制预热 和后热温度。焊前 预热(温度 为1 2 0)、焊后后热(温
14、度为2 5 0,4 h),采用多段、多层、多道和退步焊接方式,焊条为主机厂家提供。焊接完成4 8 h后,对焊缝进行了超声波无损检测,发现焊缝内部仍有线状缺陷。监理工程师加大了现场检查旁站力度,在例行检查时发现设备制造厂家提供的焊接材料的出产日期和出产检验批次号与现场实物不符。依据前期焊接情况,虽然设备厂家提供的焊接材料是大西洋牌的CHE 5 0 7焊条,仍无法确定焊条的质量是否满足要求。为保证后续的焊接质量控制,要求承包人自行采购一批由大西洋自贡总厂生产的CHE 5 0 7焊条用于后续的焊接施工。3号机上蝶形边处理完成后,经承包人进行了超声波无损检测,原厂家提供焊条所焊接的焊缝有4处存在裂纹和
15、线状缺陷等质量问题。承包人再次对上蝶形边存在质量缺陷的焊缝,用自购焊条进行了处理,处理完成后进行了超声波无损检测,未发现质量缺陷,整体质量受控。2.4 下蝶形边焊缝第二次处理及结果 承包人继续对下蝶形边原焊接焊缝有缺陷的部位进行处理,进行刨除、打磨、探伤、重新焊接,焊接完成后进行超声波无损检测,发现上蝶形边第1 4、1 5节暂未处理的焊缝缺陷进一步扩大,下蝶形边第4、5、6节又存在不同程度的裂纹、线状缺陷等质量问题。故蜗壳焊接工作再次暂停。3 3号机蜗壳缺陷的原因3号机蜗壳裂缝问题出现后,参建各方组织多次进行了技术讨论分析,业主也组织参建各方前往昆明电机厂,召开了锅浪跷水电站3号机组座环蜗壳现
16、场焊接裂纹专题会,初步判定3号机组蜗壳裂纹可能由焊接工艺、结构工艺和环境等造成的应力集中无法释放而产生的。根据 水轮机金属蜗壳安装焊接工工艺导则(D L/T 5 0 7 0-2 0 1 2)及 能源行业标准(N B/T-3 5 0 4 5-2 0 1 4)等相关规范对现场施工焊缝返修和处理的相关规定:“同一部位焊缝缺陷返修次数一般不应超过两次”。由于3号机蜗壳上下蝶形边焊缝已返修两次(共焊接了三次),如果再一次进行返修,极可能导致热影响区冷裂纹和延迟李万有,等:锅浪跷水电站水轮机蜗壳的安装与焊接技术2 0 2 3年第4期S i c h u a n H y d r o p o w e r 8 3
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