[发明专利]水轮机耐磨铸焊结构导叶及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机耐磨铸焊结构导叶及其制作方法，应用于控制水轮机蜗壳内部高速流动的水从水轮机转轮周围流向水轮机转轮轮叶的环形水流量及环形水静压能。

背景技术

水轮机导叶是水轮机导水机构的关键件；水轮机导水机构通过阵列在水轮机转轮周围的成环形分布的众多水轮机导叶一方面控制流向水轮机转轮轮叶的总水流量，另一方面形成环形冲量，将蜗壳内流体的动能转化为流向转轮轮叶的静压能。水轮机导水机构还通过导叶实现水轮机在紧急状态下的关机功能。

水轮机运行时，由电网的电压信号自动反馈到水轮发电机组的附属设备调速器进行动作，通过导叶转动开合，控制水轮机流量或正常关机，所以导叶一般工作状态会不停地慢速转动，其旋转支撑位的轴颈容易磨损。而导叶旋转支撑位的磨损则直接影响到水轮机导水机构操作的灵活性，密封性，关系到水轮机效率和水轮机稳定运行的性能。除导叶轴轴颈受磨损会影响水轮机运行性能外，导叶体的头侧面、尾侧面、上端面和下端面在水流中受泥砂不断冲刷而易磨损，如果在导叶正常关机时起不到对水流的密封作用，机组将会无法正常停机。所以旋转支撑位、导叶体的两端面和导叶体两个立向侧面的耐磨性常决定了水轮机大修周期乃至水轮机的使用寿命。

提高导叶耐磨性传统的方法是在易磨损面铺焊耐磨材料，此方法工作量大；焊接时产生大量的热能使导叶轴弯曲变形，需要焊接层厚度加大或对导叶轴反复校直，增加了制造成本。水轮机导叶一般为铸钢件，材料为普通碳钢或不锈钢。普通砂型铸钢成本低，铸钢件导叶往往存在夹砂、气孔、疏松等缺陷，而导叶为精密加工件，加工工序多，周期长，在精加工时出现铸造缺陷，补焊时产生的应力变形量往往大于精加工时留有的加工余量，这样就导致工件无法补焊而报废。铸造不锈钢导叶大都采用精炼铸造，具有较高的耐磨性，但铸造工艺复杂，材料为贵重金属，制造成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨性能的、经济成本低的水轮机耐磨铸焊结构导叶。本发明还将提供一种制作所述水轮机耐磨铸焊结构导叶的方法。

本发明的技术方案是：水轮机耐磨铸焊结构导叶，包括导叶体和导叶轴；

其特征是：

(i)导叶体由铸造碳钢导叶体本体、不锈钢上端板、不锈钢下端板、不锈钢尾板组成；所述铸造碳钢导叶体本体带本体上端面、本体下端面、本体尾侧面、本体头侧面；所述本体上端面周边倒本体上端面焊接角；所述本体下端面周边倒本体下端面焊接角；所述本体尾侧面两侧边倒本体尾侧面焊接角；所述本体头侧面开本体头侧面焊接填料槽；

(ii)导叶轴由铸造碳钢导叶轴本体、上轴颈镀层、中轴颈镀层、下轴颈镀层、中轴肩套环、下轴肩套环组成；所述铸造碳钢导叶轴本体包括本体上轴、本体中轴、本体下轴；所述本体上轴带上轴颈镀面；所述本体中轴带中轴颈镀面；所述本体下轴带下轴颈镀面；

(iii)本体中轴一端与本体上轴一体相连，另一端与本体上端面垂直一体相连；本体下轴一端与本体下端面垂直一体相连；

(iv)不锈钢上端板内部开倒锥台形塞焊孔I和本体中轴穿过孔，所述本体中轴穿过孔内缘倒本体中轴穿过孔焊接角；

(v)不锈钢下端板内部开倒锥台形塞焊孔II和本体下轴穿过孔，所述本体下轴穿过孔内缘倒本体下轴穿过孔焊接角；

(vi)不锈钢尾板连接端两侧带不锈钢尾板连接端两侧焊接角；

(vii)不锈钢上端板与本体上端面相复合，通过倒锥台形塞焊孔I焊接不锈钢材料将不锈钢上端板与本体上端面焊接在一起，通过本体上端面焊接角焊接不锈钢材料将不锈钢上端板周边与本体上端面周边焊接在一起；通过本体中轴穿过孔焊接角焊接不锈钢材料将中轴颈周边与不锈钢上端板焊接在一起；

(viii)不锈钢下端板与本体下端面相复合，通过倒锥台形塞焊孔II焊接不锈钢材料将不锈钢下端板与本体下端面焊接在一起，通过本体下端面焊接角焊接不锈钢材料将不锈钢下端板周边与本体下端面周边焊接在一起；通过本体下轴穿过孔内缘焊接角焊接不锈钢材料将下轴颈周边与不锈钢下端板焊接在一起；

(ix)不锈钢尾板通过不锈钢尾板连接端两侧焊接角和本体尾侧面焊接角焊接不锈钢材料同本体尾侧面焊接在一起；

(x)本体头侧面焊接填料槽内通过焊接填充不锈钢材料；

(xi)通过电刷镀镍或电镀铬将上轴颈镀层沉积在上轴颈镀面上；通过电刷镀镍或电镀铬将中轴颈镀层沉积在中轴颈镀面上；通过电刷镀镍或电镀将下轴颈镀层沉积在下轴颈镀面上。

一种制作高耐磨性能的、经济成本低的水轮机耐磨铸焊结构导叶的方法，其特征是包括以下步骤：