hl638—lj—200水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪嚴(yán)重裂紋的處理

1、 《 貴州 電力技 術(shù) 》19 9 4年 第 l期 ·5 3·引 言 HI6 3 8 一L J 一2 0 0 水 輪 機(jī) 轉(zhuǎn) 輪 嚴(yán) 重 裂 紋 的處理 刪 電 力 試 驗(yàn) 研 究 所 康 健T3 o 、 歲)水輪 機(jī)轉(zhuǎn) 輪 葉 片產(chǎn) 生 裂 紋 后 ．在 現(xiàn)場(chǎng) 條 件 下 進(jìn) 行 焊 補(bǔ) ， 很 難 控 制 應(yīng) 力和變 形 的 產(chǎn)生 ．不少轉(zhuǎn)輪焊 補(bǔ)后 投運(yùn) ， 仍然再次出現(xiàn)裂紋 ， 更 好 的 處 理 辦 法

2、目前 正在 不 斷 地 探 索 之 中 通 常對(duì)焊件進(jìn)行 整體高溫 回火 ，可 有效消除 焊接 殘 余 應(yīng) 力 ，但 對(duì)大 、 中型 水 輪 機(jī) 轉(zhuǎn) 輪進(jìn) 行 現(xiàn) 場(chǎng) 整 體 退火 在 國(guó) 內(nèi) 、外 均未 見(jiàn)過(guò) 有關(guān) 資 料 報(bào) 導(dǎo) ，其 原 因 是現(xiàn) 場(chǎng)難 以得 到對(duì)轉(zhuǎn) 輪 進(jìn) 行熱處 理 升 溫 、保溫的必要設(shè)備 ；在 焊接和熱處理過(guò)程 難 以對(duì) 熾 熱 的 轉(zhuǎn) 輪 進(jìn) 行 多 維 的變 形 監(jiān)視 ．及轉(zhuǎn) 輪形狀復(fù)雜 、葉片型線(xiàn)要求

3、高，各部件 厚薄 懸殊狼大 ，熱處理后的變形難 以預(yù)料等 等 一 些制 造 廠(chǎng) 也 認(rèn) 為 只能 在 工 廠(chǎng) 條 件下 對(duì) 毛 坯進(jìn) 行 退 火 不 贊 成 對(duì) 成 品 轉(zhuǎn) 輪 現(xiàn) 場(chǎng)整 體 退火 ．認(rèn) 為會(huì) 嚴(yán)重 變 形 本 文 敘述 了 一次 在 現(xiàn) 場(chǎng) 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 輪裂 紋焊 補(bǔ) 及整 體 退 火 的 工 藝 過(guò)程 ，并 根 據(jù) 所 獲 得 的 效果 ．認(rèn) 為大 、中型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪可以在現(xiàn) 場(chǎng) 采 用 簡(jiǎn) 便 方法 進(jìn) 行 整 體

4、去應(yīng) 力退 火 1 情 況簡(jiǎn) 介 五 級(jí) 電 站 3號(hào) 水 輪 機(jī) 型 號(hào) 為 HL6 3 8L J2 0 0 ， 額 定 出 力 3 ． 4萬(wàn) 千瓦 ， 轂 定 水 頭 為 1 4 2米 ． 運(yùn) 行 中 曾產(chǎn) 生大 量 嚴(yán) 重 裂 紋 及汽 蝕 ．17片 葉 片 中 就 有 l 4片 開(kāi) 裂 ，占 總 數(shù) 的 8 2 ． 4，最 長(zhǎng) 的 裂紋 有 3 4 0毫 米 ．其 中有 七 片 上 、 下葉 根 均 開(kāi) 裂 ．危 險(xiǎn)性 大 。有

5、 8條 裂 紋 斷 口已發(fā)生錯(cuò)位 ，錯(cuò) 位寬 度達(dá) 5 毫米 發(fā) 生 如 此嚴(yán) 重 的 裂 紋 在 省 內(nèi) 過(guò) 去 未遇 到 過(guò) 此外 ，葉 片上 有 嚴(yán) 重 汽 蝕 ，葉 面 雖鑲 鋪 了不 銹 鋼 層 但仍 有大 面 積 的掏 空 區(qū)及 穿 孔 總汽蝕 面積 為 6 3 5 0 ． 6 厘 米 ，平均深度為 1 2毫 米 對(duì) 于 裂紋 產(chǎn) 生 的 原 因 ， 作 了如 下 分析 ： a ．3號(hào) 機(jī)轉(zhuǎn) 輪 經(jīng) 多次 汽 蝕 補(bǔ) 焊

6、 ， 已使 葉 片 出 水 邊變厚 ．且形狀 變?yōu)榉叫?，有可能 誘發(fā)卡門(mén) 渦 ，與 葉 片發(fā) 生共 振 ，產(chǎn) 生裂 紋 b ．裂 紋 大 都 發(fā)生在過(guò)去補(bǔ)焊的地方 ，說(shuō) 明該部位有較 大 的 殘存 焊接 應(yīng) 力 2 轉(zhuǎn) 輪焊 補(bǔ)工 藝 為 保證 焊 補(bǔ) 質(zhì) 量 ． 制 訂 了 合理 的 工 藝 ， 且 對(duì) 各 環(huán) 節(jié) 進(jìn)行 嚴(yán)格 質(zhì)量把 關(guān) 。2 ． 1 焊 前裂紋的處理 探傷 ，在裂紋末端鉆直 徑為 6 毫米的 止 延孔 ， 根 據(jù)

7、 不 同的 葉 厚開(kāi) 單 面 或雙 面坡 口 ， 然 后 用 砂 輪 磨 去氣 刨后 的滲 碳 層 。對(duì) 于 斷 口錯(cuò) 位 的裂紋 ，先用火 焰法進(jìn)行 復(fù)位校正 。2 ．2 焊前預(yù) 熱 轉(zhuǎn)輪形狀復(fù)雜 ，焊接 量大 ，焊前必須整 體預(yù)熱 。兼顧到以后熱處理對(duì)熱源 的要求及 現(xiàn)場(chǎng) 條件 ， 采用 電爐 加熱 用 熱 電偶 側(cè) 溫 。 轉(zhuǎn) 輪四周用石棉布搭棚 以防穿堂風(fēng)吹襲 ，棚內(nèi) 室溫 不 能 低 于 3 0 ℃。 當(dāng) 轉(zhuǎn) 輪 溫 度 上

8、升 到 維普資訊 http://www.cqvip.com 《 貴 州電 力技 術(shù) ≥l9 9 4年 第 1 期 ·5 5·大 ．起 碼是 以毫 米 計(jì) ．對(duì) 已投 運(yùn) 的 轉(zhuǎn) 輪 進(jìn) 行 退火 可 能 會(huì)產(chǎn) 生災(zāi) 難性 的 后 果 。 但是 這 次 轉(zhuǎn) 輪的裂紋嚴(yán)重 程度是 省內(nèi)沒(méi)有過(guò)的 ．為保證 轉(zhuǎn)輪 投運(yùn) 后 在 復(fù) 雜的 動(dòng) 、 靜 應(yīng) 力 下安全 運(yùn) 行 ，又 不得 不考 慮進(jìn) 行 退火 。對(duì)于 退 火

9、帶 來(lái) 的 影 響作 了如 下分析 a ．退火 中發(fā) 生變 形 一 是 有 其 規(guī)律 性 。去 應(yīng) 力退火 消除 的 是焊接 應(yīng) 力 ．因而 如 產(chǎn) 生 變 形 ， 也 主 要發(fā) 生在 原來(lái) 受 內(nèi)應(yīng) 力著 力的 部位 ．即 只會(huì) 消 除原 業(yè) 應(yīng) 力造 成 的 變形 ．朝 著好 的 方 向 改 變 。b ．轉(zhuǎn) 輪 形 狀 復(fù) 雜 ．各 部厚 薄懸 殊 很 大 ，加熱和冷卻速度 不同． 容易產(chǎn)生熱應(yīng) 力變形 ．但 只要嚴(yán)格控制升溫 、降

10、溫速度 ．就可 以防 止 。c ．退 火 溫 度控 制 在 5 0 0 C～ 6 0 0 C ． 低于 2 0 S i Mn鋼 的 臨 界 溫 度 ． 不 發(fā) 生 晶 體 結(jié) 構(gòu) 轉(zhuǎn) 變 ． 不 會(huì)產(chǎn) 生 組 織 應(yīng) 力 d ． 轉(zhuǎn) 輪 重 量 較 大 ( 5 ． 3噸 ) 當(dāng) 加 熱 到 5 0 0 ℃以上 時(shí) ， 鋼有 較 大 塑性 如 安 放 不 當(dāng) 就 會(huì)變形 ． 只要安放平穩(wěn)不使單邊受 力．且不 受 到 其 他沖 擊 力 ．是

11、 可 以 防 止塑 性 變 形 的 。e ．合金 鋼導(dǎo) 熱性 比碳 鋼 低 ， 如 加 熱 速度 過(guò) ’ 陜易 使 內(nèi) 、外 層 溫 差 增 大 ．產(chǎn) 生應(yīng) 力及 變 形 ，尤 其 是表 面 層 已到 5 0 0C以上 進(jìn) 入 了塑 性 區(qū) 而 心部 仍 處 于 彈 性 區(qū)時(shí) 變 形更 大 ． 只要 在溫度接 近 5 0 0 ℃時(shí)進(jìn) 一步 降低 升溫速 度是 可 以 防 止 變形 的 將 電爐 設(shè) 計(jì) 成容 量 不 同的 兩 部 分 便

12、 于 控溫 ．并 盡量 貼 近 轉(zhuǎn) 輪各 部 ．使 其 上 、中 、下 同時(shí) 受 熱 ，以 免造 成受 熱 不 均 。f ．采 取 變 形監(jiān) 視措 施 ．一 旦 發(fā) 現(xiàn) 過(guò) 大 即 停止加熱查 明原因 通過(guò)上述分析 ．認(rèn)為轉(zhuǎn) 輪整體退火是安全的 ．決 定在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施 。3 ． 2 加熱 手段 在 電爐 、火焰 、渦 流 加熱 等 手 段 中選 用 電爐 加 熱 ，可 以 同 時(shí)滿(mǎn) 足預(yù) 熱 、保 溫 及 熱 處 理的要求 ，并能均勻姍熱

13、及方便控溫 。電爐 功率可 進(jìn)行 估算 ：據(jù) 公式 Q—c· 5 ． t · m 可 以 算 出 質(zhì) 量 為 5 3 0 0千 克 的 轉(zhuǎn) 輪 升 溫 到 5 5 0c需 1 4 5 “ 8 0 7 2干 焦的 熱 量 。 電 爐 功 率 一 W ／ t ； 取 升 溫 速 度 平 均 為 5 O ℃川 、 時(shí) ， 升 溫 到 5 5 0 ℃需 要 時(shí) 間 t — n 小 時(shí) 。 算 出 N一 3 6 ． 8 2千瓦

14、 ， 實(shí)際 電爐功率 N=KN． 取熱損 失 系數(shù) K一3 ． 5 ～ 4 ．則 N一 1 2 9 — 1 4 7千 瓦 ．電爐作成塔形以便與轉(zhuǎn)輪 內(nèi)貼得更近 ，爐絲 上 涂 遠(yuǎn) 紅 外 涂 料 ， 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 四 周 用 石 棉 布 蓋 上 ． 下 部墊 石 棉 布 與 支 撐物 隔熱 。用 一 只 空氣 開(kāi) 關(guān) 和 三 把 電 焊 鉗 配 合 進(jìn) 行 兩 組 電 爐 的 控 溫 切 換 。3 ． 3 變形 監(jiān)視 a ． 徑 向 變 形

15、：在 上 冠 下 環(huán) 四 周 土X、士 Y 方 向 上都 焊 上 測(cè) 桿 用 百 分 表 監(jiān) 視 +各 溯 桿 幾何形 狀相同 以抵 消其本身 的熱 變形 影響 ．采 用 測(cè)桿 后 百分 表 處 只有 3 9 C的溫 度 ．不會(huì) 被 烤 壞 百 分 表 要 絕 緣 ，以 免被 焊 接 電 流燒 壞 b ．軸 向變形及上冠 下環(huán) 間的 切 向變 形 用四個(gè) 吊錘和 沖孔監(jiān)視 ，用內(nèi)徑千分 尺測(cè)量 每對(duì)孔之間的垂直距離可監(jiān)視軸向變形，吊

16、錘檢查每對(duì)小孔 之間的錯(cuò)位可監(jiān)視切向變形 及上下之 間的同心度變化 。法蘭變形不便監(jiān) 視 ，擬 用機(jī) 加工 解決 。葉 片 出 口開(kāi) 度 未 加 監(jiān) 視 ． 因 為 轉(zhuǎn) 輪 開(kāi) 口 差 別 率 來(lái) 就 超 過(guò) 了 2 4 ． 5 ％ ，已 失去 監(jiān) 視的 意 義 。3 ． 4 熱 處理 工 藝 冷 圖 1 熱 處理 過(guò) 程 曲線(xiàn) 熱 處 理 前 重 新 安 裝 且 標(biāo) 定 測(cè) 溫 熱 電偶 ，熱 處 理 過(guò) 程 曲線(xiàn) 見(jiàn)圖 1 。 宴