混流式水轮机转轮焊接残余应力测试与分析

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1、第3l卷第2期华电技术Vo1．31No．22009年2月HuadianTechnologyFeb．20o9混流式水轮机转轮焊接残余应力测试与分析Testandanalysisofweldingresidualstressofinterflowtypehydraulicturbinerunner雷清华LEIQing—hua(国电郑州机械设计研究所，河南郑州450052)(StatePowerZhengzhouMachineryDesignResearchInstitute，Zhengzhou450052，China)摘要：以西南某水电站混流式水轮机转轮的残余应力测

2、试为基础，介绍了最新应用于水轮机转轮残余应力测试的压痕应变法及其特点；并依据测试数据，分析了转轮的残余应力分布状况。结合其他水电站的情况，探讨了转轮生产以及运行过程中出现裂纹的原因，得出了裂纹与焊接残余应力的关系，最后提出了解决问题的途径。关键词：水轮机；转轮；残余应力；裂纹；分析中图分类号：TK730．323文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)02—0007—04Abstract：Basedontheresidualstresstestsofinterflowtypehydraulicturbinerunnerofsomehydroelect

3、ricpowerstationsinsouthwestChina，thisarticleintroducedtheindentationstraingagemethodanditscharacteristicsofthenewestapplicationinhydraulicturbinerunnerresidualstresstests，andaccordingtothetestdata，therunnerresidu—alstressdistributedconditionwasanalyzed．Combinewiththeinformationofothe

4、rhydroelectricpowerstations，thereasonsofcrackappearedhavebeendiscussedintherunnerproductionprocessandoperation，therelationbetweencrackandweldingresidualstresshasobtained．Thewaytosolvethequestionhasbeenputforwardfinally．Keywords：hydraulicturbine；runner；residualstress；crack；analysisMW，

5、多年平均发电量190．6亿kW·h。电站安装61问题的提出台混流式水轮机，转轮为铸焊结构，上冠、下环、叶片混流式水轮机转轮叶片在组焊过程中容易出现均为数控加工。转轮净质量152t，最大直径67mm，裂纹，甚至在退火处理后还会出现裂纹。许多水电总高3280mm，叶片数量l5片。转轮材料为ASTM站运行一段时间后进行检修，也发现转轮叶片产生A743CA6NM钢板，焊接材料为Z410NiMoTi一1药了裂纹。裂纹大部分产生在叶片与下环或叶片与上芯焊丝。钢板的极限抗拉强度为760MPa，屈服强冠连接的焊缝热影响区部位，呈贯穿性发展。如此度为550MPa。水轮机转轮在工地

6、组焊，焊接工艺多而频繁出现的裂纹，给电站运行带来了安全隐患，参数见表1。焊缝完成后要求做消氢处理，温度也增加了电站建设和运行的成本。本文以某水电站200oC，时间12h。整体组焊完成后要求退火处理。混流式机组转轮为例，试图从焊接应力、焊缝微观组为了掌握转轮的焊接残余应力状况，对每台转轮退织等方面人手，找出裂纹产生的原因并探讨解决火处理前后均进行了残余应力测试，测试方法为压方法。痕应变测量法。为了对测试数据进行对比验证，对西南某电站装设6台单机容量700MW的混流首台转轮同时用盲孔法和压痕法进行测试。式机组，总装机容量为4200MW，保证出力18542应力测试方法

7、介绍收稿日期：2008—12—02压痕法应力测试设备为l(JS一2型压痕应力测·8·华电技术第31卷表1主要焊接工艺参数表7试仪、压痕制造系统；应变计型号为BE120—2CA—B。火前、后的测点尽量对应。测试原理为利用压痕周围形成的弹塑性变形场为了掌握焊接接头的残余应力分布，同一焊缝信息来测量残余应力。采用冲击加载方法制造压部位测点包括焊缝、熔合线附近焊缝、熔合线附近热痕，寻找压痕外弹性区内的位移场随残余应力的变影响区、母材(如图2所示)。为了准确反映退火前化规律。由于该区域内应变变化数值由压头全塑性后的应力变化，在相同部位布置对应测点，保证退火压人过程中压痕自

8、身形成的应力场和残余应力