專利名稱：安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬於圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架焊接工藝，具體涉及大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架在安裝現(xiàn)場(chǎng)的焊接工藝方法。
圓盤式水輪發(fā)電機(jī)過(guò)去采用的是輪臂組合式轉(zhuǎn)子支架，即輪臂與中心體之間通過(guò)螺栓連接，這種連接方式剛度低，不能滿足大容量水輪發(fā)電機(jī)組尺寸增大的要求。目前，大型水輪發(fā)電機(jī)采用圓盤式轉(zhuǎn)子支架結(jié)構(gòu)雖然滿足了剛度的要求，但由於體積大，運(yùn)輸不方便，而且運(yùn)輸時(shí)容易造成圓盤平面的變形，因此制造廠將大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架分件制成中心體及若干塊扇形外環(huán)件，運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)，由安裝單位在現(xiàn)場(chǎng)組焊成整體。
目前，大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架在現(xiàn)場(chǎng)組焊還屬初始階段，由於大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架的直徑一般在10米以上，扇形外環(huán)件鋼板厚度在30毫米以上，在安裝現(xiàn)場(chǎng)工作條件差的情況下，給組焊工作帶來(lái)困難。若采用手工電弧焊，焊縫一次合格率低，焊接周期長(zhǎng)，收縮量大，各扇形塊收縮量不易控制，若控制不當(dāng)會(huì)引起中心體及整體支架產(chǎn)生過(guò)大變形，造成圓盤的各扇形件不在一個(gè)平面內(nèi)，以致不能使用。為防止手工電弧焊在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)大變形，一個(gè)支架焊接時(shí)要裝上百塊儀表監(jiān)測(cè)，監(jiān)控措施復(fù)雜，人力物力消耗大，即便這樣，也不能滿足質(zhì)量要求。若用CO2氣體保護(hù)焊，一般也只能焊平面薄鋼板。對(duì)鋼板厚度在30毫米以上的大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架要用鋼材幾百噸，由於組焊方法不當(dāng)使轉(zhuǎn)子支架圓盤變形過(guò)大，以致不能使用，目前這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有很好解決。因此，在安裝現(xiàn)場(chǎng)如何焊接大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架，使之一次成功是當(dāng)前的一大難題。
本發(fā)明的目的在于提供一種在安裝現(xiàn)場(chǎng)，焊接大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架的工藝方法。要求該方法能解決直徑10米以上，扇形外環(huán)件鋼板厚度在30毫米以上的大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架的焊接。并解決在安裝現(xiàn)場(chǎng)工作條件差的情況下，不設(shè)大量表盤監(jiān)控，減少焊后變形，滿足設(shè)計(jì)尺寸要求，并能一次焊接成功的難題。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于采用了使焊件收縮變形小的CO2氣體保護(hù)焊。在焊接工藝上，又根據(jù)圓盤支架形狀，即圓形在各個(gè)方向都對(duì)稱的特點(diǎn)，制定了完整的焊接步驟，先點(diǎn)焊后整體焊，用點(diǎn)焊先將各部件固定在一起，因此整體焊時(shí)容易控制變形。在點(diǎn)焊或縫焊時(shí)，采取左、右交叉焊，從焊縫的中間向上下交替跳焊，分段退步焊，正反面交替焊的多種對(duì)稱焊接形式，使焊件在各方向上的收縮隨時(shí)得到補(bǔ)償，同時(shí)，控制焊接參數(shù)隨焊接進(jìn)程而加大。由于采用了上述各種措施，這樣可控制焊件不致產(chǎn)生過(guò)大變形。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架在安裝現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)，主要將中心體，與中心體連接的扇形外環(huán)件，及沿圓周均布的固定在主立筋上的副立筋組焊在一起，焊接的工藝方法是采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接的步驟、順序、方式、CO2氣體保護(hù)焊的參數(shù)選擇及具體措施如下一、焊接的步驟、順序、方式A.焊接的步驟如下(1)開(kāi)始進(jìn)行點(diǎn)焊。將各部件初步組焊在一起，對(duì)同種形式的焊縫，焊點(diǎn)個(gè)數(shù)相同，在位置對(duì)稱的情況下，應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊的相同參數(shù)按照同樣的方式進(jìn)行點(diǎn)焊;
(2)正式焊接圓盤支架。在點(diǎn)焊的基礎(chǔ)上，對(duì)同種形式的焊縫均應(yīng)選擇對(duì)稱位置，采取同樣的方式進(jìn)行焊接，用的CO2氣體保護(hù)焊的各個(gè)參數(shù)都應(yīng)相同，每條焊縫都由N層焊層組合而成，每層采用M條窄道焊接，各層窄道分段接口的位置在上下層之間交錯(cuò)開(kāi)，每條焊縫都在一、二層之間打底焊，檢查無(wú)誤后再繼續(xù)施焊;
(3)焊接副立筋。將配刨好的副立筋與主立筋之間，從中間向上、向下交替點(diǎn)焊，點(diǎn)焊高度相同，然后以分段退步焊的方式，按照自下而上左右交叉的順序進(jìn)行整體焊，最后對(duì)副立筋上的通孔與主立筋上的埋頭螺栓進(jìn)行塞焊，從副立筋中間向上、向下交替進(jìn)行焊接。
B.焊接的順序是點(diǎn)焊與圓盤支架的正式焊接全都采取先焊立縫，繼之焊環(huán)縫，最后焊徑向縫。
C.三種焊縫的焊接方式是立縫從立縫的中部分別向兩端采取跳焊，并且正反面交替焊;
環(huán)縫每段環(huán)縫采取分段退步跳焊方式，先焊中間，再分別向兩側(cè)跳焊;徑向縫第一層采取跳焊方式，從中間分別向兩端焊接，以后各層采取分段退步焊的方式，焊接的主方向從圓心向圓周方向或從圓周向圓心方向交叉進(jìn)行;
二.焊接時(shí)各參數(shù)的關(guān)系A(chǔ).焊接速度和焊接功率根據(jù)立縫、環(huán)縫、徑向縫的焊接順序和每條焊縫的焊道增多，由小往大調(diào)整;
B.在焊條直徑及焊接電壓固定的情況下，一般通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流改變CO2氣體的流量，焊接電流值根據(jù)同種焊縫厚度的增加由小往大調(diào)整。
三.焊接時(shí)一些具體措施A.對(duì)平面部位的焊接在平面焊接部位的背面粘貼表面有凹槽的陶瓷襯墊，采取單面焊雙面成型;
B.焊接時(shí)環(huán)境溫度的控制當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)加熱到攝氏80℃以上。各層焊接過(guò)程中，嚴(yán)格控制層間溫度差，應(yīng)小於150℃。
C.用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)不用清除點(diǎn)焊的焊疤可直接在焊疤上進(jìn)行定位焊。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.水輪發(fā)電機(jī)是水電站的重要設(shè)備，安裝水平的好壞，直接影響運(yùn)行發(fā)電。大型水輪發(fā)電機(jī)的安裝，尤其是圓盤式轉(zhuǎn)子支架，因其直徑在10米以上，尺寸龐大，焊接不好容易產(chǎn)生變形。若不能滿足設(shè)計(jì)要求，不能一次安裝成功，將影響施工進(jìn)度，影響發(fā)電工期，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架能否一次焊接成功，對(duì)水力發(fā)電有舉足輕重的影響。本發(fā)明應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊工藝在安裝現(xiàn)場(chǎng)一次焊接成功，解決了安裝中一大難題，這對(duì)今后大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架的安裝，尤其對(duì)三峽工程發(fā)電機(jī)組的安裝提供了有效的方法。
2.在現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有安裝平臺(tái)的情況下，能采用CO2氣體保護(hù)焊，不用復(fù)雜設(shè)備，不設(shè)表盤，不需監(jiān)控，一次組焊成功，解決了大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架工地組焊的工藝難題。
3.由於采取一系列組焊措施，諸如對(duì)稱焊，交叉焊，跳焊，使圓盤面收縮小，變形小，焊接應(yīng)力小，不對(duì)中心體產(chǎn)生影響，滿足設(shè)計(jì)尺寸要求，因此提高了焊接一次合格率。
4.采用CO2氣體保護(hù)焊可實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型，焊接效率較手工電弧焊提高2倍以上。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹附

圖1大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架平面圖;
附圖2大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架立面圖;
附圖3大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架焊縫分布平面圖;
附圖4立縫點(diǎn)焊示意圖;
附圖5環(huán)縫點(diǎn)焊示意圖;
附圖6徑向縫點(diǎn)焊示意圖;
附圖7立縫焊接工藝圖;
附圖8環(huán)縫焊接工藝圖;
附圖9徑向縫焊接工藝圖;
附圖10副立筋焊接工藝圖;
實(shí)施例1體1及10個(gè)扇形外環(huán)件2及沿圓周均布的20條副立筋3組焊在一起，在中心體與扇形外環(huán)件的垂直連接方向上有立縫4，圓周方向上有上下環(huán)縫5，徑向縫6連接各扇形外環(huán)件，所有的焊縫均采用CO2氣體保護(hù)焊。將所有組件安放在支墩上，用臨時(shí)螺栓組合成整體，可進(jìn)行焊接。每次焊前要進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，可采用陶瓷電加熱器，將環(huán)境溫度加熱到80℃以上，對(duì)所有焊縫坡口要徹底清理并打磨焊件坡口表面的銹污、雜質(zhì)、油污使其露出金屬表面。
焊接的步驟、順序、方式如下1.開(kāi)始進(jìn)行點(diǎn)焊。為控制焊接變形，首先對(duì)組件進(jìn)行點(diǎn)焊，將各部件初步組焊在一起，然后再正式焊接圓盤支架和焊接副立筋。焊接的順序是先焊立縫，繼之焊環(huán)縫，最后焊徑向縫。
點(diǎn)焊時(shí)，對(duì)同種形式的焊縫的點(diǎn)焊位置在180度方向?qū)ΨQ。焊點(diǎn)數(shù)目相同，焊點(diǎn)長(zhǎng)度80-100MM，立縫，環(huán)縫焊點(diǎn)間隔距400MM，焊縫厚度6-8MM，徑向縫點(diǎn)焊間距200MM，焊點(diǎn)高度6-8MM。立縫焊6點(diǎn)，環(huán)縫在每個(gè)支架焊4點(diǎn)，徑向縫點(diǎn)焊6點(diǎn)。施焊時(shí)，焊工在對(duì)稱位置上應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊的相同參數(shù)同時(shí)進(jìn)行。焊接電流110-130安培;電壓21-24伏;焊接速度140-160毫米/分鐘。
三種焊縫的點(diǎn)焊方式立縫從中部第1點(diǎn)開(kāi)始，分別向兩端焊第2點(diǎn)，第3點(diǎn)……，以跳焊方式進(jìn)行，如圖4所示。
環(huán)縫是先焊每塊扇形件與中心體連接的中點(diǎn)1，然后再用跳焊方式分別焊兩側(cè)的第2點(diǎn)、第3點(diǎn)……，如圖5所示。
徑向縫是先點(diǎn)焊中間點(diǎn)1，然后點(diǎn)焊點(diǎn)2、點(diǎn)3、點(diǎn)4……，如圖6所示。
2.正式焊接圓盤支架;在點(diǎn)焊的基礎(chǔ)上，先焊立縫，由5名焊工，同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱焊接，沿立縫高度方向，由中部分別向兩端采取跳焊方式，并且正反面交替進(jìn)行焊接，焊6層11道焊道，如圖7所示，對(duì)各條立縫的焊接方式都相同。
用的CO2氣體保護(hù)焊的各個(gè)參數(shù)也都相同。
立縫焊完后，焊環(huán)縫。先選擇環(huán)縫外環(huán)組件偏差較大的焊縫，在對(duì)稱方向上，由5名焊工同時(shí)上下焊接，在焊縫的背面粘貼表面有凹槽的陶瓷襯墊7，采取單面焊雙面成型的技術(shù)，這樣可使焊縫根部熔透。在每段環(huán)縫上采取分段退步跳焊方式，先焊中間，再分別向兩側(cè)跳焊，共焊6層10道焊道，各層之間焊縫接頭最少錯(cuò)開(kāi)30-50MM。所有環(huán)縫的焊接方式都相同，見(jiàn)圖8。
焊徑向縫時(shí)，由4名焊工在對(duì)稱位置上下同時(shí)焊接，第一層采取跳焊方式，從中間分別向兩端焊接，以后各層采取分段退步焊的方式，焊接的主方向是第二層從圓心向圓周方向施焊，第三層是從圓周向圓心方向施焊，如此各層交叉進(jìn)行，共焊5層，10道焊道，如圖9所示。
3.最后焊副立筋。如圖10所示，根據(jù)主立筋8的尺寸配刨副立筋，將刨好的20根副立筋用螺栓固定在主立筋上，并在上，中，下及其之間點(diǎn)焊10處，每處點(diǎn)焊100MM，由中間向上、向下交替點(diǎn)焊，焊高5-6MM。然后由五名焊工均勻分布在圓周上對(duì)稱施焊，以分段退步焊的方式從下向上，從左到右交叉順序進(jìn)行整體施焊，每段長(zhǎng)度200MM，焊點(diǎn)高度相同。之后對(duì)副立筋上的通孔與主立筋上的埋頭螺栓之間的縫隙進(jìn)行塞焊，從副立筋中間向上，向下交替進(jìn)行焊接，焊縫分段長(zhǎng)度200MM，焊接電流90-100A，電壓24-26V。
焊接時(shí)各參數(shù)的關(guān)系A(chǔ).焊接速度和焊接功率根據(jù)立縫，環(huán)縫，徑向縫的焊接順序和每條焊縫的焊道增多由小往大調(diào)整，各參數(shù)的變化詳見(jiàn)下表 B.在焊條直徑是1.2MM及焊接電壓22-24V的情況下，一般通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流改變CO2氣體的流量，焊接電流值根據(jù)同種焊縫厚度的增加由小往大調(diào)整，以焊立縫為例，滿焊厚度30MM，各參數(shù)變化如下 徑向縫，環(huán)縫的參數(shù)變化情況與上同。
焊接時(shí)要控制環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)加熱到80℃以上各層焊接過(guò)程中，嚴(yán)格控制層間溫度差小於150℃。
用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)不用清除點(diǎn)焊的焊疤可直接在焊疤上進(jìn)行定位焊。
各條焊縫都在焊一，二層時(shí)進(jìn)行打底焊，檢查合格后，再往下進(jìn)行。全部焊完后，按常規(guī)方法進(jìn)行檢查，符合規(guī)范要求。施工結(jié)果是焊縫一次合格率為95.3%，焊縫收縮變形為1-3MM。
實(shí)施例2圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架由中心體和8個(gè)扇形外環(huán)件組成，采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接的步驟、順序、方式，參數(shù)的控制及具體措施與例一相同，其結(jié)果是焊縫一次合格率97%，半徑最大收縮值3MM，平均2MM。焊接應(yīng)力沒(méi)有引起中心體法蘭形位公差的改變。
權(quán)利要求
1.大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架在安裝現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)，主要將中心體，與中心體連接的扇形外環(huán)件，及沿圓周均布的固定在主立筋上的副立筋組焊在一起，焊接的工藝方法的特征在于采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接的步驟、順序、方式，CO2氣體保護(hù)焊的參數(shù)選擇及具體措施如下一.焊接的步驟、順序、方式A.焊接的步驟如下(1)開(kāi)始進(jìn)行點(diǎn)焊，將各部件初步組焊在一起，對(duì)同種形式的焊縫焊點(diǎn)個(gè)數(shù)相同，在位置對(duì)稱的情況下，應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊的相同參數(shù)按照同樣的方式進(jìn)行點(diǎn)焊；(2)正式焊接圓盤支架，在點(diǎn)焊的基礎(chǔ)上，對(duì)同種形式的焊縫均應(yīng)選擇對(duì)稱位置，采取同樣的方式進(jìn)行焊接，用的CO2氣體保護(hù)焊的各個(gè)參數(shù)都應(yīng)相同，每條焊縫都由N層焊層組合而成，每層采用M條窄道焊接，各層窄道分段接口的位置在上下層之間交錯(cuò)開(kāi)，每條焊縫在一，二層之間打底焊，檢查無(wú)誤后再繼續(xù)施焊；(3)焊接副立筋，將配刨好的副立筋與主立筋之間，從中間向上、向下交替點(diǎn)焊，點(diǎn)焊高度相同，然后以分段退步焊的方式，按照自下而上左右交叉的順序進(jìn)行整體焊，最后對(duì)副立筋上的通孔與主立筋上的埋頭螺栓進(jìn)行塞焊，從副立筋中間向上、向下交替進(jìn)行焊接；B.焊接的順序是點(diǎn)焊與圓盤支架的正式焊接全都采取先焊立縫，繼之焊環(huán)縫，最后焊徑向縫；C.二種焊縫的焊接方式是立縫從立縫的中部分別向兩端采取跳焊，并且正反面交替焊；環(huán)縫每段環(huán)縫采取分段退步跳焊方式，先焊中間，再分別向兩側(cè)跳焊；徑向縫第一層采取跳焊方式，從中間分別向兩端焊接，以后各層采取分段退步焊的方式，焊接的主方向從圓心向圓周方向或從圓周向圓心方向交叉進(jìn)行；二.焊接時(shí)各參數(shù)的關(guān)系A(chǔ).焊接速度和焊接功率根據(jù)立縫，環(huán)縫，徑向縫的焊接順序和每條焊縫的焊道增多，由小往大調(diào)整；B.在焊條直徑及焊接電壓固定的情況下，一般通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流改變CO2氣體的流量，焊接電流值根據(jù)同種焊縫厚度的增加由小往大調(diào)整；三.焊接時(shí)一些具體措施A.對(duì)平面部位的焊接在平面焊接部位的背面粘貼表面有凹槽的陶瓷襯墊，采取單面焊雙面成型；B.焊接時(shí)環(huán)境溫度的控制當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)加熱到80℃以上，各層焊接過(guò)程中，嚴(yán)格控制層間溫度差，小於150℃C.用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)不用清除點(diǎn)焊的焊疤可直接在焊疤上進(jìn)行定位焊。
全文摘要
本發(fā)明屬于圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架焊接工藝方法，具體涉及大型圓盤式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架在安裝現(xiàn)場(chǎng)的焊接工藝方法。在安裝現(xiàn)場(chǎng)采用CO
文檔編號(hào)B23K9/16GK1103341SQ9411484
公開(kāi)日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1994年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月13日
發(fā)明者牟官華, 周春生, 許春江, 阮培林, 張儒林 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第四工程局機(jī)電安裝處