白山 1#水轮发电机改造定子机座现场装焊工艺

白山 1# 水轮发电机改造定子机座现场装焊工艺

李振

松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂 吉林 吉林 132001

摘要：

白山电站一期1#发电机改造过程中，，由于发电机定子机座整体庞大，无法整体出厂，只能现场完成焊接，对现场焊接的工作环境、场地要求、焊接、探伤人员资质、焊接工艺参数及填充材质的选择都有很严格的要求。现就发电机改造过程中定子机座现场焊接工艺及质量参数进行探讨。

1 技术要求

1.1 施工现场要防风、防雨和保温。

1.2 施工现场要有可固定支墩的基础或平台。

1.3 施工现场要保证压缩空气、电、气等的供应。

1.4 施工现场临时照明设施、仪表应按规定接线，要有足够的照明，照明电压不得高于 36V。

1.5 施工现场的温度不低于 5℃，空气相对湿度不高于 85%。

1.6 装焊过程中所有应用的仪器、仪表、设备、量具等要按要求经过有资质的计量检验部门检验、校正合格。超过有效期、不合格的仪器、仪表、设备、量具等应禁止使用。

1.7 安装单位应在开始焊接工作前 30 天向制造厂提交焊接工艺规范。

1.8 所有部件工地装焊工艺、操作要求，防火措施及注意事项应由专职人员对操作者进行讲解，并监督执行。

2 工艺过程

2.1 定子机座组装

2.1.1 场地准备：定子机座装焊场地需清理整洁，避免杂物影响装配、焊接、测量等各工序。在场地上划出定子机座的 X-Y 基准线、定子机座的轮廓线、各分瓣面线及确定中心柱的位置。上述所划线要求做出明显的标记供后序辨别和使用。在定子机座下环板位置布置高度一致的 12 个支墩（或方箱）。在支墩上布置成对的楔子板，用于调整定子机座的整体平面度。

2.1.2 工件准备：清理定子机座的工地焊接坡口。清理范围：坡口面及距离坡口边缘至少20mm 范围内的表面，保证该区域内无氧化物、油污、铁锈等有害杂物，并打磨出金属光泽。

2.1.3 按照所划的中心柱位置吊装中心柱，实际中心柱的位置与地样的位置误差半径不大于1mm。初步固定中心柱，调整中心柱垂直度不大于 0.02mm/m，在测量范围内的最大倾斜不超过 0.05mm。

2.1.4 测量中心柱外径，并在定子机座铁芯段的高度范围内均匀分布至少测量 3 点，取其平均值作为中心柱的实际直径尺寸（A），测量结果做记录、备查（备注：中心柱的调整及测量过程需参考制造厂生产制造说明书进行）。

2.1.5 按制造厂在定子机座上所做的标记，吊装各瓣定子机座 ，置于布置好的楔子板上。定子机座上的基准线（+X）与安装基准对正。以定子机座下环板的上平面为基准调水平，整体平面度≤4mm。使用水准仪测量，测量点位置以下环板内圆半径为基准调整定子机座的径向尺寸，满足工艺要求。

2.1.6 安装并把合合缝处螺栓，不可一次拧紧，要分次、逐渐调整定子机座，拧紧合缝处螺栓。

2.1.7 初步调整结束后，以定子机座下环板的内圆为基准重新调整中心柱位置，同时检查中心柱的垂直度不得大于 0.02mm/m，测量范围内的最大倾斜偏差不超过 0.05mm。固定中心，在装焊过程中不应有任何方向的移动、串动。对机座的主要尺寸进行全面检查，检查结果要做详细记录。

2.1.8 根据实测记录和现场实际情况，在定子机座的合缝处采用加垫片的方法进行放大。

2.1.9 定子机座的尺寸调整;

2.1.10 调整后，再次测量各层环板的半径以及下环板的水平度数值，并做记录。若测得数值不符合调整目标，可采取在合缝处加垫片等措施重新进行调整，直至符合尺寸要求。

2.1.11定子机座的尺寸调整符合要求;

2.1.12 顶环、环板、下环合缝两侧各放置一个陶瓷加热器，

2.1.13 若下环板坡口局部间隙＞4mm，可采取对坡口局部长焊的工艺措施，

2.1.14 下环板每瓣的端部、中点的水平和径向各放置一块百分表，其位置用样冲打上标记，以便在焊接过程中随时监测结构尺寸变化。百分表的指针调整至 1/2 最大量程处。

2.1.15 测量放大、加固后各层环板半径及下环板水平度、半径尺寸，并做记录备查。

2.2 定子机座的定位焊接：

2.2.1 按焊接顺序实施定位焊，现场可依据实际测量数据实时进行调整。根据实测数值大小，每个合缝面焊缝选择适当的搭焊段数，原则上每个合缝焊缝至少实施 3 段定位焊。

2.2.2 定位焊原则：先焊中间，再焊内侧，最后焊外侧。焊缝长 100mm～150mm，厚度在8mm～10mm 范围内，上下层焊缝错开 20mm～30mm，施焊过程中随时监视百分表的数值变化。

2.2.3 中环、环板、顶环定位焊后测量定子机座相关结构尺寸，做详细记录。

2.2.4 根据实测数值选择下环定位焊顺序，定位焊接后再测量下环板半径及平面度，做记录。

2.2.5 定位焊的焊接要求与正式焊缝焊接要求相同。焊条使用前，按要求进行烘干，并放置在 120℃保温箱中存储。现场施工时，使用的焊条应装入焊条保温筒中，随用随取。

2.2.6 定位焊完成后，全面测量定子机座各相关结构尺寸，并作详实记录。

2.3 定子机座焊接：

2.3.1 由 4 名焊工采用手工电弧焊的方法，在对称位置同时、同向、同速、同规范多道多层焊接（每个分瓣面 1 名焊工）。要求下环板最后施焊。

2.3.2 焊接前，进行预热。层间温度不得高于 260℃。

2.3.3 除底层、表层焊缝不进行锤击外，其余各层焊道均要求逐层锤击（使用 C6-B 型风铲，配圆钝球形风铲头进行锤击），锤击至表面屈服状态，以减少焊缝的残余应力。

2.3.4 焊接时，打底层焊道和清根后的首层焊道必须采用Φ 3.2mm 焊条进行焊接。

2.3.5焊接过程中上、下层的焊道接头处要错开 20mm～30mm，焊道宽度≤四倍焊条直径。

2.3.6 各层环板焊接完成后，进行合缝处项 2 垫环补焊并打磨平整。

2.3.7 焊后，打磨焊缝表面及附近区域，按图纸技术要求，焊后 24 小时后对下环板的焊缝进行 MT、UT 探伤检查。对其他环板焊缝进行 PT 或 MT 探伤检查，探伤验收标准见图纸。

2.3.8 合缝处所有的合缝块、工艺加固筋可在焊接过程中焊接至 1/2 坡口深度或清根后清除，清除时机需根据尺寸监控情况由现场焊接工程师进行确认。

2.3.9 清除合缝处所有的合缝块、工艺加固筋及临时支撑槽钢，同时将 UT 探伤耦合剂、PT探伤试剂彻底清除干净。

2.3.10 工艺加固筋及临时支撑槽钢气割、打磨清除后，如存在局部补焊区域，必须按上述焊接要求补焊、磨平，并对补焊区进行 PT 探伤检查。

2.4 项 22-垫板焊接

2.4.1 现场进行尺寸测量，确定各件项 22 垫板的配刨加工余量。做好标记，按照实测尺寸加工垫板。

2.4.2 按照标记信息，装配项 22 垫板。检查定子机座各主要安装尺寸符合要求后，搭焊固定垫板，进行垫板焊缝的焊接。

2.5 项 22 垫板焊缝焊接完成后，参照图纸要求，对垫板焊缝进行 MT 或 PT 探伤检查。

2.6 按图纸的涂漆要求对焊缝表面及附近区域清理、补刷油漆。

2.7 定子机座结构尺寸和焊缝质量检查合格后，现场加工 270-Ф36 穿心螺杆孔。

备注：若下环板平面度焊后尺寸不满足以上要求，可通过局部打磨的方式进行处理。

3 引用的标准

GB/T 8564《水轮发电机组安装技术规范》

GB/T 150 《钢制压力容器》

DL/T 679 《焊工技术考核规程》

ISO5817 《电弧焊钢结构焊接接头缺陷的质量等级》

ASME 《锅炉及压力容器规范》

ISO13920 《焊接结构自由公差》

GB/T 324-2008 《焊缝符号表示法》