中国水利水电第五工程局有限公司机电制造安装分局 四川成都 610200
摘要：对公格尔水电站配水环管定位焊接中焊缝间隙过大，用补焊（堆焊）及控制焊接次序和焊接位置的方法成功地解决了这一问题，并通过了UT、RT检测，同时对焊接中产生的应力如何消除等进行了阐述。为同行在遇到类似的问题时，提供了可借鉴的经验。
关键词：公格尔水电站、配水环管、定位焊接、焊缝间隙过大、控制变形
一、工程概况
新疆布仑口-公格尔水电站位于新疆维吾尔自治区克州阿克陶县境内。该电站是盖孜河中游河段梯级电站中的第一级水电站，电站总装机容量200MW，引水式开发，装设3台单机容量为67MW、额定水头607m的立轴水斗式水轮发电机组。电站距喀什市135km，距阿图什市180km。作为疆南电网骨干电源，承担调峰、调频、事故备用和部分基荷的任务。引水系统采用一洞三机联合供水的布置型式。
水轮机埋设部件主要有机壳里衬，稳水栅和配水环管，配水环管主要有六节岔管组成，与凑合节在现场焊接成整体，环管板厚从40mm过渡到20mm，直径从1800mm过渡到800mm，材料为高强钢07MnNiVDR。
二、配水环管分布示意图
图2：百分表布置位置图
说明：每个法兰的正面架设一个百分表，侧面架设一个百分表。注意：架设百分表的底座必须要和配水环管分开，另行焊接。否则焊接中表的读数和实际变形尺寸不相符。
三、焊接
3.1、技术交底
焊接前在项目总工的组织下，召开了技术交底会议，让每一位持有上岗证的合格焊工（4位）认真阅读了有关注意事项和技术参数，做到安全为主，质量第一。具体的焊接次序是先焊H1、H3、H5、H7、H9，再焊H2、H4、H6、H8、H10。先焊管内，碳弧气刨清根后再焊管外。
主要技术要点是：
高强钢焊接，焊前必须加温，焊接中控制层间温度和线能量的输入，线能量输入控制在在18－25KJ/CM。为了减小焊接应力需进行层间锺击，焊接中根据百分表读数，正确控制反变形，焊完后再消氢，消应处理等等。
3.2焊前准备
(1). 对所要施焊的焊缝坡口（内面）进行打磨，清楚油污、锈蚀、毛刺等。打磨宽度为坡口两侧各50mm，露出金属光泽，然后焊缝背面（外面）铺设加温设备，加温包铺设牢固，电缆线不能有破损现象。一切准备就绪后通电加温，预热温度控制在110℃以上，开始焊接。
(2). 焊材的要求：
焊前要求对焊条进行烘干，保温（根据焊条使用说明书操作）。必须使用和母材相匹配的焊条CHE607RH，为了避免线能量输入超出范围，使用￠3.2焊条长焊和打底焊,焊接电流控制在100-140A，焊接电压在25-30v，焊接速度控制在11-13cm/min，使用￠4焊条填充焊接和盖面，焊接过程中使用保温筒,保温筒在使用的过程中要通电，确保筒内焊条干燥恒温。
3.3、焊接过程(以H10焊缝为例来说明焊接的方法和要领)
H10是整个配水环管焊接顺序里的最后一条焊缝，由于装配时就有20余毫米的间隙，H9的焊接无疑又把H10的间隙增大了3—5毫米。
解决办法：
采取在外圆贴与母材相同材料的板条（见图3），从管内先焊板条和5号凑合节的坡口（见图3），分多层多道将5号凑合节与岔6的间隙逐渐缩小（注意；不能将两坡口同时焊接为一体）。焊完一段后在其对称的180°位置另外再焊一段。每段长度200－300为宜。然后再换位置退步焊完一层。每一层的起步接头不能和前一层的重合，预留50MM长度的搭接接头。
图3、宽缝堆焊示意图
3.4. 焊后消应处理
焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，伴随焊接施工必然会产生残余应力，通过焊后热处理来消除焊缝残余应力，每小时升温50℃，到达最高温度600℃时保温两个小时，然后逐渐降温，降温的速度每小时50℃。
四、焊接过程中的法兰盘变形控制
4.1.以焊接H2为例来说明岔2段法兰面上两块百分表的数据处理情况（图2）。
（1）假如表1读数为正数，说明法兰面向上游侧位移，应停止焊接距机组中心半径小的一侧，半径大的一侧不能停焊，经过半个小时或者焊完一段后再仔细观察变形情况，以免反变形过大，待百分表读数接近“0”时再同时对称焊接环管的两侧。
（2）表2的读数假如为正数，说明岔2整体向机组中心位移，也应焊接H2的外圆侧，停止焊接内圆侧，待百分表的读数接近“0”时，再同时对称焊接环管的上下，左右两侧。
（3）由于在焊接H2的时候H1已经焊接完成，所以在观察岔2的两块百分表的同时，也要同时观察岔1法兰面上的两块表，按照同样的方法来控制每条焊缝的反变形，最终使所有法兰面的上下游偏移，及距离中心的位移控制在正负1mm范围内。
五、结语
采用在X型坡口外侧贴与被焊件相同材质的板条的方法来焊接宽焊缝，能够减少焊接变形，保证焊缝内部质量。
通过焊接位置的变化，在百分表的监控下，能够保证配水环管安装喷针处法兰盘的空间位置不出现超设计及规范的精度误差。
论文作者:杨元普
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/8
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