[发明专利]一种大型冲击式水轮机分瓣转轮的制造工艺方法

说明书

本发明公开一种大型冲击式水轮机转轮分瓣制造工艺方法，依据分瓣制造的大型冲击式水轮机转轮的分瓣结构，在水电站采用窄间隙埋弧焊焊接转轮分瓣组合焊缝，坡口形式双侧U形窄间隙坡口，相比单侧U形窄间隙坡口焊缝填充金属量降低20％，相比普通埋弧焊焊缝填充金属量降低60％；采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接转轮分瓣面水斗端部组合焊缝，焊缝水斗正压力面表层1～40mm范围焊缝采用钨极惰性气体保护焊进行焊接，实现表层焊缝金属冲击韧性值在0℃条件下大于100J，利于延长组合焊缝使用寿命，焊缝主体部分采用熔化极气体保护焊接工艺方法焊接完成，利于提高焊接生产效益。

技术领域

本发明涉及冲击式水轮发电机领域，尤其涉及一种大型冲击式水轮机分瓣转轮制造工艺方法。

背景技术

随着高水头、大容量冲击水轮发电机组的开发，作为冲击式水轮机核心部件的冲击式转轮，为了解决转轮原材料整体无法锻造和道路运输能力对转轮整体运输限制的问题，提出一种分瓣制造的大型冲击式水轮机转轮，通过分瓣面将转轮分为转轮第一单瓣和转轮第二单瓣，位于分瓣面的转轮水斗分为第一水斗端部、第二水斗端部、第一水斗根部和第二水斗根部。本发明给出一种大型冲击式水轮机分瓣转轮制造工艺方法，用于实现分瓣转轮的制造。

发明内容

本发明通过选择合理的焊接工艺方法实现分瓣转轮的焊接制造。本发明是通过以下技术方案实现的：

步骤1：转轮材料采用马氏体锻钢，按转轮分瓣结构分别对转轮第一单瓣、转轮第二单瓣、转轮分瓣组合面第一水斗端部和第二水斗端部进行锻造，锻造后在制造厂内分别对转轮第一单瓣、转轮第二单瓣、转轮分瓣组合面第一水斗端部和第二水斗端部进行数控加工；

步骤2：转轮第一单瓣和转轮第二单瓣在数控加工中，除转轮分瓣面第一水斗根部和第二水斗根部型线外，水斗在水轮机产品制造厂数控加工完成；

步骤3：转轮分瓣组合焊缝坡口加工，通过数控加工的方式在转轮第一单瓣、转轮第二单瓣的分瓣面、分瓣面上进行转轮分瓣组合焊缝的坡口加工，坡口形式为窄间隙焊接坡口，其坡口形式为双侧U形窄间隙坡口，坡口角度α为0.3～3°，根部圆弧半径R为6～15mm，坡口深度h为1/3～2/3t，坡口钝边b为1～10mm；

步骤4：在水电站工地现场组装转轮第一单瓣和转轮第二单瓣；

步骤5：转轮分瓣组合焊缝的焊接，采用窄间隙埋弧焊焊接转轮第一单瓣与转轮第二单瓣的分瓣组合焊缝，焊缝厚度大于800mm，焊接位置为平焊位置，组合焊缝为全熔透焊缝，焊缝根部不清根，两侧坡口交替进行焊接，交替前每次每侧坡口焊接量为不大于100mm；

步骤6：转轮分瓣组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣组合焊缝焊接完成后，对组合焊缝进行无损探伤检测；

步骤7：转轮分瓣面水斗根部的加工，通过数控加工的方式加工转轮分瓣面第一水斗根部和第二水斗根部至满足设计尺寸要求；

步骤8：按照设计要求，将第一水斗端部与第一水斗根部、第二水斗端部与第二水斗根部组装；

步骤9：转轮分瓣面水斗端部的组合焊接，采用钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊焊接第一水斗端部与第一水斗根部、第二水斗端部与第二水斗根部的组合焊缝，组合焊缝主体部分采用熔化极气体保护焊进行焊接，其中水斗正压力面表层1～40mm范围焊缝采用钨极惰性气体保护焊进行焊接；

步骤10：转轮分瓣面水斗端部组合焊缝的无损探伤检测，转轮分瓣面水斗端部组合焊缝焊接完成后，对组合焊缝进行无损探伤检测；

步骤11：转轮在水电站工地现场进行焊后消应热处理；

步骤12：转轮加工，通过数控加工的方式对转轮进行整体加工；

步骤13：待转轮数控加工后，对转轮进行静平衡试验和配重，消除转轮不平衡力矩；