滩坑水电站水轮机蜗壳安装与焊接质量控制

滩坑水电站水轮机蜗壳安装与焊接质量控制摘要：滩坑电站为大型混流式水轮发电机组,蜗壳材料采用

wdb620低焊接裂纹敏感性高强度钢。现根据1#～3#机组蜗壳安装、焊接的实际施工情况，整理、总结出滩坑电站机组蜗壳安装、焊接技术要求及质量控制措施。为今后从事类似机组的安装和焊接的技术人员提供参考依据。

关键词：水轮机蜗壳安装、焊接，质量控制。

滩坑水电站是浙江省瓯江流域规划中的一座重要骨干电站，电站位于青田县境内的瓯江支流小溪上，拦江大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高162米，是华东目前第一高坝，水库总库容41.5亿立方米。电站以发电为主，具有调峰、调频、调相及事故备用功能，兼顾防洪及其他综合利用效益，是一座具有多年调节能力的大型水电站。

电站共安装3台20万千瓦混流式水轮发电机组，电站总装机容量为60万千瓦，电站年发电量为10.23亿千瓦时。是浙江省目前容量最大的常规水电机组。3台机组已先后于2008年8月15日、2009年1月12日和2009年7月10日并网发电，进入商业运行。

1 机组蜗壳简介

滩坑电站工程每台水轮机的蜗壳共分28节，总重约161吨。包括蜗壳进口渐变段4节，蜗壳的本体段24节（包括两个凑合节），其中蜗壳本体尾部和大舌板均在现场装焊，除18—24管节外，其余管节均为瓦片到货，单节蜗壳需在现场拼装。蜗壳包角为328°。

蜗壳材料为非调制高强钢wdb620，蜗壳进口管节最大直径为φ6200mm，最大厚度40mm，最小厚度20mm，，单节最大尺寸φ6200mm ×1453mm，单节最大重量约10t（不含内支撑）。

座环采用带导流板无蝶形边平行式钢板焊接结构，上下环板为16mnr-z25抗层次撕裂钢板。蜗壳与座环的连接采用过渡板、大舌板结构，座环过渡板采用与蜗壳同材质的wdb620钢板。

2 wdb620钢的焊接性分析

wdb620钢是舞钢厂为适应和满足西电东送项目而研制开发的水电压力钢管、机组蜗壳用60kg级新型低焊接裂纹敏感性高强度钢板。wdb620钢按照日本焊接协会关于cf钢的基本要求,在原cf62、nk-hiten610u标准基础上,对钢的强韧性进行了更加合理的设计,

优化了钢的屈强比(<0.90),降低了钢的焊接裂纹敏感组成(pcm 值)。钢的组织状态为超低碳贝氏体(ulcb),钢板具有良好的强韧性匹配、优良的低温冲击韧性和冷成型性、良好的焊接性能。

根据我公司wdb620钢焊接工艺评定试验结果，其预热温度、层道间温度及焊接热输入范围见表1

焊条的选用符合以下规定：

1）wdb620钢焊接时应选用焊条型号e6015-g （che62cflh）；

2）wdb620钢与16mnr-z25钢相焊时，焊条型号e5015；

3 蜗壳单节拼装与焊接

3.1蜗壳瓦片拼装工艺

根据蜗壳单线图和断面尺寸表，在拼装钢平台上标出管节半径r、开口值g、蜗壳的底部、顶部、腰部和各瓦片的相对位置等，作为拼装的基准线。拼装前对坡口进行清理和打磨，使坡口处发出金属的光泽。一般先将大瓦片放置就位，进水端向下，用压码、千斤顶、拉紧器等调整固定，使之与基准线相吻合，之后吊装小瓦片，用压码、楔子板对缝调整，纵缝的接头处要求内壁平齐。各瓦片在拼装时，严禁火焰校形。

瓦片拼装单节后，检查瓦片弧度、腰长差、周长、圆度、开口尺寸等项目符合规范规定。

3.2管节的拼装焊接要点

瓦片拼装接头为不对称双y型坡口，纵缝两端须设置同材质、相近厚度的引弧板和引出板。为保证蜗壳管节焊后的弧度要求，焊接顺序如下：先焊大坡口侧焊缝，清根在小坡口侧；若组对后接头弧度处于外凸状态，大坡口在内侧时：大坡口焊缝焊满后，再清根焊接小坡口侧焊缝；若大坡口在外侧时：大坡口焊缝焊至1/2，再清根焊接小坡口侧焊至2/3焊缝，视实际角变形情况，交替焊完余下的焊缝；若组对后接头弧度处于内凹状态，大坡口在内侧时：大坡口侧焊缝焊至1/2时，清根焊接小坡口侧焊缝，焊至2/3焊缝时，视实际角变形情况，交替焊完余下的焊缝。若大坡口在外侧时：大坡口焊缝焊满后，再清根焊接小坡口侧焊缝。纵缝焊接采用分段退焊法（分二段焊）。

焊接完成后，按规定进行无损检测，合格后进行蜗壳的弧度、

圆度、开口尺寸等校核调整，达到要求后加焊内支撑以减小变形值，最后用油漆标明节号，用洋冲打上蜗壳挂装用的记号。

4 蜗壳挂装

4.1蜗壳安装顺序原则：

1）对称平衡挂装，以利于座环的稳定及防止座环水平度超差；

2）先挂装定位节，并以定位节为基准，再依次挂装其余各节，最后配割凑合节以及安装加强板、导流板、进人孔和排水槽等；

3）为防止环缝焊接应力过大，各工作面安装环缝条数不超过正在焊接的环缝两条。

4.2蜗壳挂装顺序：

先吊装26节为定位节开始，向顺时针方向安装到第8节→从尾部24节开始向逆时针方向安装至第18节→从16节开始向逆时针方向安装至第10节→从定位节26节开始进水端向上游安装至直管段27节、28节→最后安装凑合节，先装第9节，后装第17节凑合节。

4.3定位节的安装要点

蜗壳定位节安装前，先将大舌板挂装就位，按图纸尺寸要求进行调整，仔细加固点焊拉板。利用厂房桥机吊装蜗壳渐变段26节为定位节，通过蜗壳的水平线，座环中心至蜗壳尺寸进行调整，配割与舌板连接处蜗壳，并加固牢固。焊适当挡板，用同样方法吊装25节。其它定位节吊装前，在座环上、下过渡板上定位节进行断面

位置标识，并点焊一块挡板与控制点用钢线连成控制线。

在定位管节开口的上、下各焊二块搭接板，将蜗壳挂在座环上、下过渡板上。

蜗壳定位节吊装就位后，焊适当的拉紧器或千斤顶等调整座环与蜗壳上蝶形边的对装间隙和错边量，错边量应小于蜗壳最小板厚的10%，且不大于4mm，间隙0-4mm。

先对装上蝶形边，再根据开口和高程调整定位节，再对装固定下蝶形边。

4.4其它管节的安装

同定位节安装方法相同，先焊接各管节搭接板，管节就位后，用拉紧器等调整焊缝的间隙2-4mm，防止间隙过大或过小造成压缝时拉不拢或顶不开现象。根据相邻管节的实际周长差，用压缝器调整错边使之均匀地分布在整条焊缝上，局部最大错边值不应大于板厚的10%。环缝对装应从上、下蝶形边开始，并逐渐向腰线压缝。调整管口高程和最远点半径等均符合要求后，进行定位焊，定位焊要在大坡口内。复测高程和最远点半径，并做好记录。

4.5带过渡板管节的安装

带过渡板管节吊装就位时，在带过渡板管节出口断面和定位节进口断面管口腰线上、下各焊一块定位档板，及上、下中心点焊两对托板。

调整间隙、按测量的周长和计算修正值，确定错边量。错边量δ（半径差值）推荐计算公式如下：