下机架现场焊接工艺指导

张玲;李章贵

【摘 要】本文主要阐述了某电站水轮发电机下机架现场组装、焊接的工艺流程,为大型发电机组下机架的现场组焊提供了经验. 【期刊名称】《现代机械》 【年(卷),期】2012(000)005 【总页数】3页(P65-67)

【关键词】下机架;现场组装;焊接;工艺 【作 者】张玲;李章贵

【作者单位】浙江富春江水电设备股份有限公司,浙江桐庐311504;上海林苑机械设备有限公司,上海201708 【正文语种】中 文 【中图分类】TH162;TV39 0 引言

水轮发电机机架为负荷机架，承受所有转动部件重量、水轮机轴向水推力、下机架自重和推力轴承、上导轴承重量以及各种工况下作用在下机架上的径向和切向负荷。它通过基础板用地脚螺栓固定在基础上。银盘下机架结构部件由下机架中心体与12个机架支腿组成，通过现场组装焊接连接成一体。机架起吊重量195 t，支座承受的总静负荷200 t。具体结构见图1。

1 下机架组装工艺 1.1 场地准备

下机架的装焊场地应无杂物影响装配、焊接、测量等工序。在安装场地的中心体十字坐标位置处分别放置6个支墩与基础固定，在每个外圆支臂的位置布置2个支墩，支墩上要布置楔子板用于调整支臂的高程，支墩要与基础通过把合或焊接进行固定。 1.2 工件准备

对下机架的工地焊接坡口进行清理，清理范围为坡口面及距离坡口边缘至少20 mm范围内的表面，并无氧化物、油污、熔渣等杂物，焊接坡口打磨出金属光泽[1]。 1.3 正式组装

将中心体吊放到支墩上，对正中心体的基准线与地样线，以中心体的上法兰加工面为基准调整中心体的水平度不大于0.03 mm/m。按制造厂所打标记吊装下机架各支臂与中心体对应，将临时连接板把合，支臂与地样线对正，注意各连接螺栓不可一次拧紧，要分次逐渐调整下机架支臂、拧紧螺栓。根据对下机架的尺寸检查结果，用千斤顶和楔子板来调整位置尺寸和水平度。 调整各主要尺寸。

a)各支臂上平面支座中心线至下机架中心的尺寸:mm。 b)各支臂下平面支座螺栓孔中心线至下中心的尺寸:mm。 c)各支臂上、下平面支座加工基准面水平度≤0.5 mm。

d)各支臂上平面支座中心间(至机架中心2740 mm位置)弦长1418±2 mm，各支臂下平面支座中心间(至机架中心3175 mm位置)弦长14±2 mm。 e)支臂腹板垂直度:≤0.15 mm/m。

f)各焊接接头处错口:≤1.5 mm。

对下机架的尺寸调整符合要求后，在腹板立焊缝处装焊2块临时加固板，上、下翼板的每条焊缝处各装焊1块临时加固板，临时加固板与工件之间的焊角为12 mm，详见图2;支臂之间在靠外侧腹板上用16#槽钢焊接一支撑固定，详见图3。

在要焊接的每个下机架支臂的上平面(支座加工过的平面)、下机架支臂外侧下部分各布置1块百分表，如图4，以便在焊接过程中测量变化值。百分表的指针调至1/2最大量程。注意这些监测用的百分表必须放在稳定的支架上。根据检查结果，由现场焊接工艺人员调整焊接顺序，控制焊接变形。

2 下机架焊接工艺

2.1 下机架焊临时加固板、定位焊接

1)焊临时加固板焊接按图5所示的顺序焊。 2)定位焊顺序，原则上按下面的顺序进行定位焊:

先焊腹板立焊缝定位焊，再焊机架中心体下圆板与支臂下翼板对接焊缝定位焊，最后是机架中心体上圆板与支臂上翼板对接焊缝定位焊。定位焊原则先焊焊缝的中间部位，再焊内侧，最后焊外侧。焊缝长60 mm～80 mm，厚度在10 mm～15 mm范围内，每隔200 mm～300 mm焊一段，上下层错20 mm～30 mm，定位焊过程中随时监视百分表的数值变化。定位焊的焊接要求与正式焊缝的焊接要求相同。搭焊使用的焊条使用前需按焊条使用说明书的烘干温度、保温时间等要求进行烘干。使用时放在120℃的焊条保温筒内，随用随取[2]。在焊缝坡口处放置陶瓷加热器，做好焊接前预热的准备工作。正式开始焊接前需将下机架支臂下方的楔

子板松开约2 mm～3 mm，使下机架支臂处于自由状态，支撑点与支墩间隙小于4 mm，对下机架尺寸进行检查并做记录备查。 2.2 正式焊接工艺

1)由6名焊对称工同时、同向、同速、同规范多道多层焊接，每个支臂进行全位置焊接，焊接1/3焊量往同一方向移动焊接另一个支臂。焊接前对坡口及附近局部进行预热。预热温度不小于80℃。层间温度控制在150℃ ～200℃。 2)填充金属材料

采用E5015(J507)焊条，焊接规范见表1。

表1 焊接工艺规范焊条直径(mm)电压(V)平、横焊电流(A)立焊(A)仰焊

(A)V(mm/min)φ3.2 20～28 100～150 80～120 80～120 60～200 φ4.0 22～28 150～190 130～170 140～180 60～200

3)焊接过程中除底层、表层焊缝不进行锤击外，对其余各层焊缝逐层进行锤击，以减少焊缝的残余应力。焊接过程中上、下层的焊缝的接头处要错开30 mm～50 mm。焊道宽度不大于20 mm。对于接头处间隙超过3 mm的，需对坡口进行堆焊，见图6。

4)焊接顺序及调整焊接顺序的原则

先焊立焊缝见图7，焊缝的径向顺序原则上按图示要求见图8，焊接过程中要求对焊接过程中的结构尺寸进行监测，随时调整焊接顺序纠正焊接变形。在坡口的另一侧用碳弧气刨或砂轮机清根，做MT探伤检查，确认无缺陷后，按图焊满坡口。 5)所有的焊缝焊接工作完成后，打磨焊缝表面及附近区域，焊后至少24 h后按图纸及相关标准进行UT、MT检查。

6)焊缝UT、MT探伤检查合格后对焊缝区域用远红外局部热处理消除部分焊接残余应力，加热和冷却速度要求≤50℃/h，加温至560℃ ～580℃保温2.5 h。冷至室温后，再对所有的焊缝按图纸及相关标准要求进行UT、MT探伤检查(复查)，合格后，按图纸尺寸对下机架的主要结构尺寸进行检查。 3 尺寸检查 尺寸检查见表2。

表2 检查项目 理论尺寸值及公差值支臂上平面支座中心线至下机架中心的尺寸2740±3 mm支臂下平面支座螺栓孔中心线至下中心的尺寸3175±3 mm支臂上平面支座中心间(至机架中心2740 mm位置)弦长1418±3 mm支臂下平面支座中心间(至机架中心3175 mm位置)弦长14±3 mm支座平面度 ≤1.5 mm支臂腹板垂直度 ≤1.0 mm/m 4 总结

从现场反馈回来的数据表明，下机架现场焊缝探伤一次合格率达到99%以上，各处形位尺寸满足安装要求，下机架现场组装焊接完成。由此可见，大型机组下机架现场焊接是完全可行的，它在保证安装精度的同时还大大缩短了安装工期。 参考文献

[1]陈祝年编著.焊接工程师手册.北京:机械工业出版社，2001.1 ISBN.7-111-09859-5

[2]中华人民共和国国家标准.钢制压力容器.GB150-1998