氩弧焊在水轮机过流部件修复中的应用

《氩弧焊在水轮机过流部件修复中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、氩弧焊在水轮机过流部件修复中的应用李晓强汪彦龙马力（甘肃电投河西水电检修维护部，甘肃张掖734000）摘要气蚀是一种流体机械所特有，可使过流部件表面的光洁度降低，严重时局部被侵蚀成连片的、呈蜂窝状的孔洞，甚至变成海绵状态的现象。气蚀对水轮机的影响主要表现在：破坏过流面、引起机械能量特性变化、引起共振和噪声、增加机组检修频率。氩弧焊作为一种具有热量集中、成型良好的焊接方法，在水轮机过流部件修复中具有一定的优势。关键词：气蚀，过流部件，氩弧焊气蚀对固体部件表面的破坏产生的原理是非常复杂的，实验证明，气

2、泡的行程、发展和溃灭所产生的水锤效应以每秒十万乃至二十万次的频率进行，使水轮机过流表面局部承受反复的冲击载荷。在反复的冲击载荷下，金属材料会产生疲劳破坏，这是产生气蚀现象的主要原因。其次，气泡在压缩时释放出一定的能量，同时，由于水击压力对金属表面的反复冲击而导致局部温度升高，这样气泡中所含的气体就会对金属表面起到氧化作用。另外，气泡在高温作用下会产生放电现象，即产生电化作用，从而使金属表面发生电解。因此，气蚀是由上述机械、化学、和电化作用共同产生的结果。气蚀存在于水泵、水轮机、阀门和闸阀、螺旋桨、

3、航空发动机和清洗设备等。气蚀破坏可使过流部件表面的光洁度降低，严重时局部被侵蚀成连片的、呈蜂窝状的孔洞，甚至变成海绵状态；气蚀破坏可导致设备使用效率降低，甚至损坏，造成的后果和影响很大。本文以三道湾水电站3#机水轮机修复为例。1.修复前概况三道湾水电站3#水轮机型号：HL2052D-LJ-162，额定水头138.5m，最大水头154.83m，最小水头131.08m，活动导叶26片，额定流量18.40m³/s，额定转速500r/min。2009年投入运行，2015年检修时，发现过流部件气蚀严重，活动

4、导叶出水边、端面，顶盖抗磨环上出现大范围的气蚀现象，甚至在导水叶出水边出现了缺失现象（最大处8mm×3mm），破环导水叶流线，严重影响机组稳定运行。决定对其经行修复处理。2.修复工艺选择2.1手工焊条电弧焊手工电弧焊能广泛应用，主要是它具有：工艺灵活，适用性强，对各种位置、常用钢种、不同厚度的工件都能适用。手工电弧焊的缺点：生产效率低，焊接质量受焊工水平的影响，劳动强度大，焊接时有一定的飞溅，电弧热量分散，易变形等。2.2钨极氩弧焊氩弧焊热量集中，从喷嘴中喷出的氩气有冷却作用，因此焊缝热影响区窄，

5、焊件变形小。用氩气保护无熔渣，提高了工作效率，而且焊缝成形美观，质量好。氩弧焊明弧操作，熔池可观性好，便于观察和操作，技术容易掌握，适合各种位置焊接。气体保护工艺提供低氧冶金学清洁的焊缝金属，因此具有低的非金属夹杂物含量的优点。这就是气体保护焊接工艺-钨极惰性气体保护焊获得良好的冲击韧性的原因。综合考虑工作量、工作效率、施焊条件及现场实际情况，选用手工钨极氩弧焊进行修复。3.修复过程3.1过流部件的焊材特性导水叶材料：ZG06Cr13Ni4Mo（铬镍马氏体不锈钢铸件），高强度不锈钢，抗拉强度σb(

6、MPa)：≥750，屈服强度σs(MPa)：≥550，硬度：217～286HB。这种钢提供了良好的机械性能，特别是良好的冲击值、令人满意的机械加工性、焊接性和相当好的耐冲蚀和汽蚀性能。抗磨环材料：Q235（普通碳素结构钢），抗拉强度σb（MPa）：375-460。3.2焊材的匹配选取根据现场工作实际情况、施焊部件材料，选取ER410NiMo，φ1.0mm焊丝、不锈钢φ1.2mm焊丝。焊前用无水酒精清擦，风干，用干净的容器陈放。3.3焊接修复过程3.3.1焊前准备：检查氩气气源是否足够，对施焊部件进

7、行初步的清洁，出去表面油污等杂质、污物。3.3.2焊件的打磨：对于深度不超过2mm的气蚀区，用磨光机对气蚀部位及其周边20mm范围内进行打磨。打磨要求去除周边氧化层、污物，将气蚀区打磨至显出金属本色，无气蚀等其他缺陷存在；对于深度大于2mm的气蚀区，用气刨枪铲除，且大于95%的基体金属露出，在用磨光机处理。3.3.3气蚀部分的补焊：导水叶的焊接：选取ER410NiMo，φ1.0mm焊丝，焊接电流60A-75A，焊接速度0.3m/min，保护气体流量5-8L/min，为降低焊接变形的影响，采取短弧焊

8、接，多层多道焊接的方法。控制焊接余高在1mm左右。为了减少残余应力，采取焊接完成一道打磨一道的办法。焊接过程平稳，电弧稳定，焊缝成形良好，由于氩弧焊焊接热量集中，特别是氩弧焊打底时热影响区要小得多，故焊接接头变形量小，残余应力也小。检测完成的焊件，未见变形。抗磨环的焊接：选取不锈钢φ1.2mm焊丝，焊接电流70A，焊接速度0.3m/min，保护气体流量5-8L/min，任然采取短弧焊接，多层多道焊接的方法。3.3.4焊后修复：焊接工作后，打磨工作面，用导叶模具对导叶流线经行核对检测