CN105171332A - 贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法，转子中心体轮毂圆盘和斜支臂是两种不同钢材，原焊缝使用的焊接材料是ER50-6焊丝，每年机组大修时都发现转子支架斜筋与轮毂之间的k型坡口+补强角焊缝表面发现多处裂纹。由于角焊缝的表面质量较差，在机组运行过程中的交变应力作用下，很容易产生疲劳的微观裂纹源，进而扩展成为宏观裂纹，严重时可导致焊缝的疲劳断裂。本发明涉及裂纹的检查和清除方法、采用高匹配的焊接材料、焊接变形的控制、通过超声波冲击的方法消除焊缝残余应力和优化焊缝表面质量来提高焊缝的抗疲劳性能等技术问题。

Description

贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法

技术领域：本发明涉及一种贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法。

背景技术：贯流式水轮发电机转子支架斜筋与轮毂之间的焊缝区域，在运行一段时间后出现了大量呈断续状分布的裂纹，严重影响到机组的安全运行。通常用砂轮打磨的方法清除裂纹、采用与母材等强度的焊接材料进行补焊、焊缝表面进行打磨和磁粉探伤MT，这种断续的表面裂纹经焊接修复后又反复出现，裂纹问题没有得到彻底的解决。

发明内容：本发明的目的是提供一种具有设备成本低、工艺简单的贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹及其它缺陷的处理方法。本发明的技术方案为：一种贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法，按以下步骤进行：

一、缺陷的检查和再确认:使用磁粉探伤MT/着色探伤PT的探伤方法对焊缝进检查，标记缺陷、裂纹的分布及尺寸需记录，存档备查；

二、采用机械的方法清除裂纹和夹渣缺陷，并制备出大于30度的焊接坡口；

三、开始焊接前在转子支架磁极上下表面各对称安装四块百分表；在转子支架磁极外表面径向上下端各安装四块百分表；在集电环径向和制动环端面各安装二块百分表，监测焊接过程中和焊接后支架变形趋势及相对的变形量，并做记录，焊接过程中根据变形情况调整补焊顺序；

四、缺陷的补焊：采用电加热方法加热将焊接坡口及其附近区域的母材均匀加热至150℃以上，焊接材料是高匹配的低合金高强钢焊条和焊丝，焊接坡口深度大于5mm时，采用手工电弧焊；焊接坡口深度小于5mm时，采用钨极氩弧焊；

五、角焊缝的补强：斜筋与轮毂之间的角焊缝表面裂纹全部修好后,将原来的角焊缝再补焊二层,使角焊缝尺寸增加2～4mm；

六、优化焊缝表面质量：焊缝表面要打磨呈圆弧形状,表面粗糙度为6.3以上，要达到要求尺寸，必须进行粗磨和精磨；

七、消除焊缝残余应力：采用超声冲击技术对焊接区域即焊缝表面和焊趾的金属表面进行消除残余应力处理；

八、检查：缺陷的补焊完成24小时后，进行磁粉探伤MT/着色探伤PT的探伤检查，检查合格并经多方确认后可转下序进行焊缝表面涂漆。

本发明产生的技术效果：通过对电厂转子中心体轮毂圆盘和斜支臂取样进行分析，运用碳当量法计算两种材质的冷裂倾向，结合裂纹位置、分布等分析裂纹的性质是冷裂纹。确定了裂纹产生的原因是由于轮毂圆盘和支臂不同钢种的焊接工艺控制不佳，钢材淬硬性较高，易受氢侵蚀而脆化，在拘束应力和运行过程中产生的交变应力的作用下，发展成为微观裂纹源，进而扩展成为宏观裂纹，严重时可导致焊缝的疲劳断裂。

根据转子支架裂纹产生的原因，提出改进处理措施：调整焊接工艺，提高焊前预热、焊后进行焊缝消氢处理，延长保温缓冷时间；选择低氢焊材，减少焊缝金属中氢含量；采用手工电弧焊的方法，加大焊缝尺寸，增加焊缝强度；采用超声冲击技术消除焊缝残余应力，使焊缝圆滑过渡，消除局部区域尖锐突出、未熔合、咬边等缺陷，全面提高焊缝的抗疲劳强度，有效的控制了焊缝冷裂纹产生。改进方案实施后，经过两年多的运行检验，没有出现以前的现象，转子支架裂纹处理达到预期目的，这一重大问题从根本上得到治理。相比于其它的修复处理技术，本发明的焊接修复方法实施所形成的处理层材料与母材是冶金结合，使整个转子支架的质量更可靠。并且具有设备尺寸小、成本低、工艺简单、可用于狭小空间施工的优点。

本发明根据材料的性能、无损检测结果、裂纹特征与多发部位等多方面进行了分析，确认了裂纹产生原因。全面改进了原来的处理方案，由于采用了高匹配的低合金高强钢焊接材料和使用超声冲击技术对焊缝表面进行了处理，提高了焊缝的强度和焊缝表面质量、消除了部分焊缝残余应力，有效的提高了焊缝区域的抗疲劳性能。经过两年多的运行，没有出现以前的现象，证明转子支架的裂纹问题已基本上得到了解决。

附图说明：

图1转子支架裂纹发生的部位示意图

具体实施方式：

一、如图1所示，在转子圆盘1和转子支臂2之间的焊缝区域3使用磁粉探伤MT/着色探伤PT的探伤方法对焊缝进检查，标记缺陷、裂纹的分布及尺寸并记录存档备查；

二、用机械的方法，清除裂纹及其他缺陷，并制备出大于30度的焊接坡口，机械的方法为使用砂轮打磨；

三、在开始焊前，在转子支架磁极上下表面各对称安装四块百分表；在转子支架磁极外表面径向上下端各安装四块百分表；监测焊接过程中和焊接后支架变形趋势及相对的变形量，并做记录。焊接过程中根据变形情况调整补焊顺序；

四、缺陷的补焊，采用电加热方法加热将焊接坡口及其附近区域的母材均匀加热至150℃以上，焊接材料是高匹配的低合金高强钢焊条和焊丝。焊接坡口深度大于5mm时，采用手工电弧焊：焊条直径3.2mm、焊接电流80-120A、焊接电压22-28V；焊接坡口深度小于5mm时，采用钨极氩弧焊：焊:丝直径2.0mm、焊接电流80-160A、焊接电压24-32V、气体流量8-12L/min；

五、角焊缝的补强，斜筋与轮毂之间的角焊缝表面裂纹全部修好后,将原来的角焊缝再补焊二层,使角焊缝尺寸增加2～4mm；

六、优化焊缝表面质量，焊缝表面要打磨呈圆弧形状,表面粗糙度为6.3以上。要达到要求尺寸，必须进行粗磨和精磨；

七、消除焊缝残余应力，采用超声冲击技术对焊接区域(焊缝表面和焊趾)的金属表面进行消除残余应力处理，提高焊接接头的疲劳强度、防止焊缝开裂、延长疲劳寿命；

八、检查，缺陷的补焊完成24小时后，进行磁粉探伤MT/着色探伤PT探伤检查，检查合格并经多方确认后可转下序。

Claims (1)

1.一种贯流式水轮发电机转子支架焊缝裂纹的处理方法，其特征是：按以下步骤进行：

一、缺陷的检查和再确认:使用磁粉探伤MT/着色探伤PT的探伤方法对焊缝进检查，标记缺陷、裂纹的分布及尺寸需记录，存档备查；

二、采用机械的方法清除裂纹和夹渣缺陷，并制备出大于30度的焊接坡口；

三、开始焊接前在转子支架磁极上下表面各对称安装四块百分表；在转子支架磁极外表面径向上下端各安装四块百分表；在集电环径向和制动环端面各安装二块百分表，监测焊接过程中和焊接后支架变形趋势及相对的变形量，并做记录，焊接过程中根据变形情况调整补焊顺序；

四、缺陷的补焊：采用电加热方法加热将焊接坡口及其附近区域的母材均匀加热至150℃以上，焊接材料是高匹配的低合金高强钢焊条和焊丝，焊接坡口深度大于5mm时，采用手工电弧焊；焊接坡口深度小于5mm时，采用钨极氩弧焊；

五、角焊缝的补强：斜筋与轮毂之间的角焊缝表面裂纹全部修好后,将原来的角焊缝再补焊二层,使角焊缝尺寸增加2～4mm；

六、优化焊缝表面质量：焊缝表面要打磨呈圆弧形状,表面粗糙度为6.3以上，要达到要求尺寸，必须进行粗磨和精磨；

七、消除焊缝残余应力：采用超声冲击技术对焊接区域即焊缝表面和焊趾的金属表面进行消除残余应力处理；

八、检查：缺陷的补焊完成24小时后，进行磁粉探伤MT/着色探伤PT的探伤检查，检查合格并经多方确认后可转下序进行焊缝表面涂漆。