一種Cr13型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種Cr13型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法，屬于焊接修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。采用MAG直流正接、焊材進(jìn)行焊接，具體焊接工藝參數(shù)為：焊接電流180～240A，電壓22～26V，焊接速度300～400mm/min，混合氣體比例(90-95％)Ar+(5-10％)CO2，保護(hù)氣體流量20～25L/min，焊層厚度2.0～4.0mm。對(duì)單個(gè)孔洞磨損處堆焊采用多層垂直焊接法進(jìn)行焊接。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有磨損抗磨板進(jìn)行修復(fù)，避免了更換新的抗磨板，采用原位修復(fù)技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，修復(fù)周期短；并且合理的焊接工藝參數(shù)、嚴(yán)格控制的焊接順序和焊接方向使得修復(fù)效果良好。修復(fù)后抗磨板可恢復(fù)原功能狀態(tài)，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，確保電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說(shuō)明】一種Cr13型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗磨板焊接修復(fù)方法，尤其是涉及一種Crl3型蓄能電站頂蓋抗 磨板的焊接修復(fù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 抽水蓄能電站將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能， 適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。抽水蓄 能是目前電力系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)可靠、壽命周期最長(zhǎng)、容量最大的儲(chǔ)能裝置。為保障電源端大型火 電或核電機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定的在最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行提供保障。抽水蓄能電站建設(shè)是南方電網(wǎng)近年來(lái) 大力發(fā)展的方向之一。
[0003] 水輪機(jī)是抽水蓄能電站的核心部件。在水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)底環(huán)和頂蓋 過(guò)流表面需要采用特殊的覆面層保護(hù)，即抗磨板。水輪機(jī)在運(yùn)行中，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)過(guò)流表面受到 高速水流的沖刷作用，均出現(xiàn)活動(dòng)導(dǎo)葉與上下抗磨板之間表面磨損嚴(yán)重問(wèn)題，且在摩擦以 及空蝕的影響下不斷加劇，調(diào)速系統(tǒng)負(fù)荷逐漸增加，嚴(yán)重時(shí)甚至超過(guò)調(diào)速器接力器的承受 力，導(dǎo)致導(dǎo)葉無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行影響機(jī)組的正常運(yùn)行。
[0004] 現(xiàn)南網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)已投運(yùn)的廣蓄電廠、惠蓄電廠抗磨板均是lCrl3馬氏體不銹鋼材 質(zhì)，由四塊圓周組成整圈，并用多個(gè)螺栓固定在頂蓋及底環(huán)上，不銹鋼覆層與基層間隙要求 為零，且表面平整度、粗糙度有嚴(yán)格要求，需嚴(yán)格控制變形。在機(jī)組檢修時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)頂蓋抗 磨板磨損嚴(yán)重，必須經(jīng)過(guò)整體更換或者修復(fù)處理才能繼續(xù)使用。由于抗磨板體積大、拆卸困 難、安裝要求高，如將整個(gè)頂蓋運(yùn)回制造廠重新加工制造并安裝新抗磨板，因抗磨板與頂蓋 間由螺栓固定，必須返廠加工確定螺栓固定部位，施工維修工期長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響檢修進(jìn)度。 因此，有必要在現(xiàn)場(chǎng)采用焊接工藝對(duì)抗磨板進(jìn)行原位修理，并達(dá)到表面平整度和粗糙度要 求。尤其應(yīng)該防止修復(fù)后出現(xiàn)導(dǎo)葉軸孔壁處抗磨板與頂蓋間的較大間隙，即抗磨板受熱影 響產(chǎn)生一定程度的變形，對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成影響。
[0005] 馬氏體不銹鋼是各種不銹鋼中焊接性最差的，焊接最常見(jiàn)問(wèn)題是熱影響區(qū)脆化及 焊接冷裂紋甚至延遲裂紋，一般要求預(yù)熱及焊后熱處理來(lái)保證焊接質(zhì)量。而抗磨板尺寸大 且薄，如廣蓄I(lǐng)I期抗磨板由4塊外徑4875mm，內(nèi)徑3929mm，厚30mm板組成，且由多個(gè)螺 栓固定在頂蓋基體上，拘束度大補(bǔ)焊過(guò)程中控制不當(dāng)極易產(chǎn)生變形，且大型構(gòu)件預(yù)熱困難 (散熱快）也不可能整體做熱處理，因此抗磨板馬氏體不銹鋼補(bǔ)焊工藝有以下關(guān)鍵問(wèn)題需 解決：
[0006] 1、嚴(yán)格控制變形，需制訂合理的焊接順序并采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚳刂茻彷斎胱?形；
[0007] 2、因表面平整度要求高，可能出現(xiàn)多次補(bǔ)焊_打磨-補(bǔ)焊，應(yīng)力疊加造成鋼板變 形，有必要研究反復(fù)多次補(bǔ)焊-打磨對(duì)變形及補(bǔ)焊后焊接區(qū)域組織、性能的變化影響；
[0008] 3、為確保檢修工期，大面積補(bǔ)焊后應(yīng)盡可能考慮采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊工藝；
[0009] 4、需保證補(bǔ)焊區(qū)性能與母材接近，特別是熱影響區(qū)性能及耐蝕性能，重點(diǎn)關(guān)注抗 磨性。
[0010] 基于上述技術(shù)難點(diǎn)及現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本專利提供了一種Crl3型蓄能電站頂蓋抗 磨板的焊接修復(fù)方法，焊接修復(fù)后抗磨板表面粗糙度低于6. 4iim，抗磨板的平整度不超過(guò) 0. 05_，與頂蓋把合面無(wú)間隙。該焊接修復(fù)技術(shù)工期短費(fèi)用低，修復(fù)后該部件可恢復(fù)原功 能狀態(tài)，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，確保電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)在于提供一種修復(fù)成本較低，修復(fù)效果良好的Crl3 型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法。通過(guò)該方法，焊接修復(fù)后抗磨板表面粗糙度低于 6. 4ym，抗磨板的平整度不超過(guò)0. 05mm，與頂蓋把合面無(wú)間隙，耐磨性與母材接近。
[0012] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0013] 一種Crl3型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法，包括以下步驟：
[0014]1)、對(duì)抗磨板表面進(jìn)行清洗，去除表面油污及銹跡；
[0015]2)、用手提砂輪機(jī)將抗磨板表面磨損處及其周圍10?20mm范圍打磨至有金屬光 澤；
[0016] 3)、焊接前用圓形木板遮擋導(dǎo)葉孔，避免焊接時(shí)電弧損傷及飛濺物粘著；
[0017]4)、對(duì)抗磨板20個(gè)孔洞進(jìn)行編號(hào)，制訂合理的焊接順序，原則是中心對(duì)稱的兩個(gè) 孔洞同時(shí)焊接，同時(shí)下次焊接的兩個(gè)孔洞盡量遠(yuǎn)離上次焊接的兩個(gè)孔洞；
[0018]5)、對(duì)焊接處采用遠(yuǎn)紅外溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，控制在80°C以下，同時(shí)在焊接部位附近裝設(shè) 2個(gè)百分表進(jìn)行垂直變形量監(jiān)測(cè)，變形量大于0. 03_時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整焊接位置，大于0. 10_ 時(shí)應(yīng)停工檢查；
[0019] 6)由兩名焊工對(duì)稱焊，對(duì)單個(gè)孔洞磨損處堆焊采用多層垂直焊接法，并且第一層 焊道均平行于磨損處弧面方向；在同一層焊道中，先焊中間部位，再在中間焊道兩側(cè)隔條焊 道焊接，焊接方向皆是從遠(yuǎn)處向孔洞，之后焊接方向反向，填充剩余焊道，直至將磨損處堆 焊完畢；為避免收弧時(shí)焊接飛濺對(duì)孔洞邊緣的污染，應(yīng)在距孔洞1〇_時(shí)熄弧，孔洞周圍一 圈最后施焊；
[0020] 7)焊接完成后對(duì)不平整區(qū)域進(jìn)行打磨，重新堆焊修補(bǔ)。
[0021] 可對(duì)抗磨板進(jìn)行不超過(guò)3次的打磨焊接修復(fù)。
[0022] 上述過(guò)程中，抗磨板不需進(jìn)行焊前預(yù)熱，但如現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)工件濕度過(guò)大，可用氧炔 焰對(duì)焊接處進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在50°C以下。
[0023] 對(duì)抗磨板20個(gè)孔洞進(jìn)行編號(hào)時(shí)，如圖1所示，先焊位置對(duì)稱的任意兩個(gè)孔洞處1， 再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞處2,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)36°，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞處 3,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞處4,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)72°，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞 處5，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞處6，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)54 °，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔 洞處7,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，焊接對(duì)稱的兩個(gè)孔洞處8,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)72°，焊接對(duì)稱的兩個(gè) 孔洞處9,最后焊接剩余的兩個(gè)孔洞處10。
[0024]對(duì)單個(gè)孔洞磨損處堆焊采用多層垂直焊接法，并且第一層焊道均平行于磨損處弧 面方向；第二層焊接時(shí)，所有焊道均垂直于耐磨板弧面方向；第三層同第一層；第四層同第 二層；以此類推。如圖2所示。
[0025]在同一層焊道中，如圖3所示，焊接順序?yàn)椋合群钢虚g部位（1?1'），再焊2?2'、 3?3'，以此類推。直至將磨損處堆焊完畢。為避免收弧時(shí)焊接飛濺對(duì)孔洞邊緣的污染，應(yīng) 在距孔洞10mm范圍時(shí)媳弧，孔洞周圍一圈8?8'最后施焊。
[0026] 上述對(duì)孔洞的焊接規(guī)范參數(shù)為：焊接電流180?240A，電壓22?26V，焊接速度 300?400mm/min，保護(hù)氣體Ar+C02,保護(hù)氣體流量20?25L/min，焊層厚度2. 0?4. 0_。
[0027] 更詳細(xì)地，其中混合氣體比例為（90_95vol% )Ar+(5_10vol% )C02。焊接時(shí)為避 免焊層過(guò)厚加大打磨量及減少焊接線能量，焊接時(shí)采取不擺動(dòng)焊，焊道與焊道之間減少搭 接量。
[0028] 焊縫質(zhì)量監(jiān)測(cè)：不銹鋼焊接時(shí)，只要焊接參數(shù)匹配，氣體保護(hù)得當(dāng)，將能呈現(xiàn)出銀 白色或者金黃色焊縫；氬氣的純度、流量、焊接參數(shù)及焊接方法均會(huì)影響焊縫的顏色。耐磨 板堆焊時(shí)，要求焊縫顏色為銀白、金黃或者藍(lán)色，不能出現(xiàn)紅色、灰色或者黑色。
[0029] 本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0030] 1、不需要更換新的抗磨板，經(jīng)濟(jì)效益顯著?？鼓グ逍枰獜牡聡?guó)進(jìn)口，價(jià)格昂貴，體 積大、拆卸困難、安裝要求高。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有抗磨板進(jìn)行修復(fù)，避免了更換新的抗磨板。
[0031] 2、采用原位修復(fù)技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，修復(fù)周期短。如將整個(gè)頂蓋運(yùn)回制造廠重新加工 制造并安裝新抗磨板，因抗磨板與頂蓋間由螺栓固定，必須返廠加工確定螺栓固定部位，施 工維修工期長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響檢修進(jìn)度。
[0032] 3、修復(fù)效果良好。通過(guò)嚴(yán)格控制焊接順序和焊接方向，焊接修復(fù)后抗磨板表面粗 糙度低于6. 4ym，抗磨板的平整度不超過(guò)0. 05mm，與頂蓋把合面無(wú)間隙。修復(fù)后抗磨板可 恢復(fù)原功能狀態(tài)，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，確保電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為頂蓋整體補(bǔ)焊焊接順序圖。
[0034]圖2為單個(gè)孔洞磨損處多層焊縫焊接方向，其中，箭頭1表示1、3、……層焊接方 向；箭頭2表示2、4、……層焊接方向。
[0035] 圖3為同一焊層焊接順序，1、2、3….為不同焊道。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例一：
[0037] 抗磨板磨損部位深度5mm，用金屬清洗劑及抹布對(duì)抗磨板表面進(jìn)行清洗，去除表面 油污及銹跡，用手提砂輪機(jī)將抗磨板表面磨損處打磨干凈，并將需焊補(bǔ)處周圍20_范圍打 磨至有金屬光澤，用圓形木板遮擋導(dǎo)葉孔。對(duì)焊接處采用遠(yuǎn)紅外溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，控制層間溫度 在80°C以下，同時(shí)在焊接部位附近裝設(shè)2個(gè)百分表進(jìn)行垂直變形量監(jiān)測(cè)。采用
【發(fā)明內(nèi)容】
中 所描述的焊接順序，MAG直流正接、ER309LT1-lcp1. 6焊材進(jìn)行焊接，具體焊接工藝參數(shù)如 表：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種Crl3型蓄能電站頂蓋抗磨板焊接修復(fù)方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 、對(duì)抗磨板表面進(jìn)行清洗，去除表面油污及銹跡； 2) 、用手提砂輪機(jī)將抗磨板表面磨損處及其周圍10?20_范圍打磨至有金屬光澤； 3) 、焊接前用圓形木板遮擋導(dǎo)葉孔，避免焊接時(shí)電弧損傷及飛濺物粘著； 4) 、對(duì)抗磨板20個(gè)孔洞進(jìn)行編號(hào)，制訂合理的焊接順序，原則是中心對(duì)稱的兩個(gè)孔洞 同時(shí)焊接，同時(shí)下次焊接的兩個(gè)孔洞盡量遠(yuǎn)離上次焊接的兩個(gè)孔洞； 5) 、對(duì)焊接處采用遠(yuǎn)紅外溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，控制在80°C以下，同時(shí)在焊接部位附近裝設(shè)2個(gè) 百分表進(jìn)行垂直變形量監(jiān)測(cè)，變形量大于〇. 〇3_時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整焊接位置，大于0. 10_時(shí)應(yīng) 停工檢查； 6) 由兩名焊工對(duì)稱焊，對(duì)單個(gè)孔洞磨損處堆焊采用多層垂直焊接法，并且第一層焊道 均平行于磨損處弧面方向；在同一層焊道中，先焊中間部位，再在中間焊道兩側(cè)隔條焊道焊 接，焊接方向皆是從遠(yuǎn)處向孔洞，之后焊接方向反向，填充剩余焊道，直至將磨損處堆焊完 畢；為避免收弧時(shí)焊接飛濺對(duì)孔洞邊緣的污染，應(yīng)在距孔洞1〇_時(shí)熄弧，孔洞周圍一圈最 后施焊； 7) 焊接完成后對(duì)不平整區(qū)域進(jìn)行打磨，重新堆焊修補(bǔ)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接修復(fù)方法，其特征在于： 對(duì)孔洞的焊接參數(shù)為：焊接電流180?240A，電壓22?26V，焊接速度300?400mm/ min,保護(hù)氣體Ar+C02，保護(hù)氣體流量20?25L/min，焊層厚度2. 0?4. 0mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，保護(hù)氣體為Ar:C02 = (90-95vol%):(5-10vol% )〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接修復(fù)方法，其特征在于，對(duì)抗磨板進(jìn)行不超過(guò)3次的打磨 焊接修復(fù)。
【文檔編號(hào)】B23K9/04GK104400184SQ201410739896
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】毛允嫻, 楊夢(mèng)起, 李崇威, 馮煥, 楊輝, 張雅芝, 李正剛, 張國(guó)棟 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司, 武漢大學(xué)