貫流機冷卻錐部件的制作工藝

浙江富春江水電設備股份有限公司 （杭州 311504） 劉莉紅 張 玲 戴方勇

1.概述

燈泡貫流式水輪發(fā)電機組中采用二次冷卻方式的發(fā)電機，需要設置冷卻錐部件，冷卻錐的上游側(cè)與燈泡頭法蘭相連，下游側(cè)與定子外殼通過法蘭相連，其作用是帶走電磁轉(zhuǎn)換以及軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量和風機產(chǎn)生的熱量。冷卻錐由兩個圓錐臺套合在一起，它們之間設計有很多根方形的隔板（水腔隔板），隔板與內(nèi)外錐臺形成封閉的水腔，通過水的流動帶走機組運行過程中產(chǎn)生的熱量，達到讓發(fā)電機及其輔助設備在其內(nèi)安全運行的目的。

冷卻錐在制作過程中存在兩大難點：一是復合鋼板的對接焊縫，二是水腔隔板的制作。以下就這兩大難點分別提出我公司一些制作經(jīng)驗，僅供大家分享。

2.復合鋼板的對接焊

冷卻錐的外圓錐套為了在提高耐蝕性和抗磨性的同時節(jié)省材料成本，選用復合鋼板制作，復合鋼板材料牌號為SS400/Sus304L，規(guī)格為R1（t14/2），不銹鋼復合鋼板的焊接性比較復雜，若覆層材質(zhì)選用不當或焊接工藝不正確，前者將導致其耐蝕性降低，后者則會導致焊接裂紋和焊縫的耐蝕性下降。

我公司在復合鋼板焊接中，做了如下工藝評定。復合鋼板對接時，接頭形式及焊接順序如圖1所示。立焊第1、2道后，用碳弧氣刨清根后焊接第3、4道。 電源極性為直流反接， 焊絲為φ1.2mm，焊絲干伸長15～20mm，采用CO2氣體保護焊，氣體流量18～20L/min，層間溫度不銹鋼最高100℃，碳鋼最高250℃。 工藝評定采用的焊接參數(shù)如表1所示。

圖1 工藝評定接頭形式及焊接順序

表1 焊接參數(shù)

試板焊接后，按照ASME標準制備試樣，共制作2根拉伸，4根側(cè)彎，焊接工藝評定合格的接頭力學性能如表2所示。

表2 焊接接頭力學性能試驗結(jié)果

由表2可知，焊接接頭的力學性能優(yōu)于母材，達到預期目標， 根據(jù)ASME標準判定TFW—309L和TWE—711，焊材用CO2氣體保護焊焊接SS400/Sus304L復合鋼板所獲取的接頭力學性能合格， 滿足了使用性能要求。

3.水腔隔板制作

冷卻錐上的水腔隔板數(shù)量多，單件制作過程繁瑣且工作量大，為縮短制作周期、降低制作成本、提高生產(chǎn)效率，我們對冷卻錐水腔隔板下料與組裝工藝進行改進。

由于水腔隔板的展開半徑大（蒼溪機組的最小展開半徑14 000mm，株溪口機組的最小展開半徑為12 479mm），所以株溪口水腔隔板制作時所處位置半徑均不相同，根據(jù)不同位置的半徑下料、卷制成形，工序繁瑣（見圖2）。蒼溪機組制作時，連體斷點下料將兩條割縫合并為一條割縫，并且下料后標識清楚、統(tǒng)一、整齊劃一，省掉整理下料件和反復做標記的時間（見圖3）。

圖2 單件下料單件矯形 （矯形工作量大）

圖3 整體下料整體卷板（卷制即可成形，不用矯形）

下面以蒼溪機組的冷卻錐部件上的水腔隔板為例，具體講解水腔隔板如何整體制作。

（1）制作原理 由于水腔隔板展開半徑大（15 000mm左右），在展開半徑尺寸相差1000mm的情況下，對成形尺寸影響不大。只要在參與整體組裝時稍微使用外力即可按圖示尺寸組裝到位。

蒼溪冷卻錐水腔隔板的理論展開半徑從小往大如表3所示。

調(diào)整原則為，以P54的展開外半徑15 365mm、P55的展開內(nèi)半徑15 640mm為基準，往中間靠136mm。也就是說P54的內(nèi)外半徑展開長均加大136 mm， P55 的內(nèi)外展開半徑均減小136mm，然后P56～P59均以P55為基準，半徑逐次分別加53mm；P50～P53均以P54 為基準，半徑逐次分別減53mm（其中50mm是隔板的寬度，3 mm是數(shù)控切割的切割縫），調(diào)整后下料展開半徑尺寸從小到大如表4所示。

（2）單件制作與整體制作的對比 單件制作的缺點：①板料與板料之間的最小減隙為30mm（數(shù)控切割縫尺寸），且板料與板料之間有兩條切割縫，需要數(shù)控割兩次，如圖4所示。②單件下料由于數(shù)控切割縫大，板料損耗大。③由于水腔隔板數(shù)量多，單件下料的話，需要逐一清渣、標識，工作量大且容易丟失。④水腔隔板數(shù)量多，單件卷壓成形需要的卷制時間長。另外由于寬度太窄（單條寬度為50mm ），卷制過程中容易扭曲。卷制后矯形工作量大。⑤水腔隔板參與整體組裝時，由于單件尺寸扭曲，即使矯形后扭曲現(xiàn)象有所改善，但組裝時仍需要較大外力才能按圖組裝到位，故輔助搭板使用量大，取出后留下的焊瘤多，如圖5所示。

表3

表4

整體制作的優(yōu)點：①板料與板料之間的間隙僅需3mm就可以了，且板料與板料之間只需要一條切割縫，數(shù)控割一次即可，相對單件下料能提高工作效率，如圖6所示。②整體下料，數(shù)控切割縫小，需要的板料尺寸小。相對單件下料大大提高了板材利用率。③整體下料的話能統(tǒng)一進行標識，并且由于割縫少，鏟磨清渣時間少，節(jié)省勞動時間，提高工作效率，由于是一個整體，不會造成單件遺失。④整體下料，整體卷板成形，不容易扭曲，卷制后不用矯形，且卷板用時和單個隔板卷制的用時一樣。⑤水腔隔板整體卷制成形后，只需將每塊隔板單獨隔開，即可參與整體組裝， 且由于卷制尺寸好，無須太大外力，就可按圖組裝到位，錐板上需要加搭板和千斤頂?shù)牡胤娇梢詼p少很多，這樣就大大減少了組裝后的焊疤打磨工作量，如圖7所示。

圖4 （板料與板料之間的間隙30mm）

圖5 單件制作狀態(tài)下的隔板組裝

圖6 （板料與板料之間的間隙3mm）

圖7 整體制作狀態(tài)下的隔板組裝

對比以上單件下料與整體下料的優(yōu)缺點發(fā)現(xiàn)，以整體方式下料的方法不僅在下料方面大大節(jié)省下料切割時間，提高勞動效率，而且節(jié)省了鋼板，提高原材料利用率。在卷制成形和組裝過程中更是節(jié)省了勞動時間和工作量，縮短制作周期，降低了生產(chǎn)成本。

4.結(jié)語

通過以上對不銹鋼復合鋼板焊接的分析研究以及水腔隔板制作過程方法的介紹，為今后貫流機上冷卻錐的制作提供了參考價值，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。