摘要：從龍羊峽水電站1#機(jī)組檢修中重新認(rèn)識(shí)到制定并嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝在水輪發(fā)電機(jī)組過流部件汽蝕處理工作中的重要性。正確選擇焊接工藝參數(shù)是獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫和較高的生產(chǎn)率的關(guān)鍵.這就需要在生產(chǎn)實(shí)踐中去摸索，去體驗(yàn)，從中積累經(jīng)驗(yàn)，最終掌握操作技能。

　　關(guān)鍵詞：水輪機(jī);焊接工藝;汽蝕處理;

　　我們都知道，氣蝕對(duì)水輪機(jī)過流表面的破壞過程會(huì)縮短機(jī)組的檢修周期，增加檢修的復(fù)雜性，耗費(fèi)大量的人力、物力，財(cái)力，減少發(fā)電量。同時(shí)我們也認(rèn)識(shí)到，裂紋是焊接作業(yè)中十分危險(xiǎn)的缺陷，它會(huì)在應(yīng)力作用下擴(kuò)展到整個(gè)焊縫，對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行造成極大的危害。有的裂紋還會(huì)在焊接過后一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，稱為延遲裂紋。這種裂紋的危害性更大。在對(duì)水輪機(jī)尾水管里襯鋼板汽蝕進(jìn)行處理時(shí)，在材料方面，如用碳鋼焊條修補(bǔ)則不能達(dá)到抗汽蝕的目的，按照以往的焊接方法，都是在原母材汽蝕區(qū)域堆焊不銹鋼層，選用的焊條有A102、A237以及近兩年使用的新型焊條0Cr13Ni4MoRe。但是經(jīng)過比對(duì)發(fā)現(xiàn)，由于母材鋼板和焊條是兩種不同的材質(zhì)，尾水管環(huán)境陰冷潮濕、溫度低、容易形成大的熱應(yīng)力，在原母材(16Mn)上堆焊不銹鋼層，容易出現(xiàn)焊條的熔敷金屬與母材難以相熔，更會(huì)使不銹鋼焊條焊接層與原母材的結(jié)合部位發(fā)生更嚴(yán)重的破壞。

　　一般來(lái)說(shuō)，焊條的選用可參照母材的材質(zhì)，選用與母材成分相同或相近的焊條。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)為350-400MPa級(jí)的16Mn、15MnV鋼，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求和剛性等條件，選用酸性焊條或堿性焊條;強(qiáng)度等級(jí)更高的普低鋼焊接時(shí)，則應(yīng)選用堿性焊條。

　　16Mn鋼是屬于350MPa級(jí)的普低鋼。常見的焊接方法都可用于16Mn鋼的焊接。手弧焊時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)為E50的焊條，應(yīng)用最多的是E5015焊條。對(duì)于要求不高的焊件，亦可采用酸性的E5003和E5001焊條。16Mn鋼用E5015焊條焊接后，焊縫和接頭的機(jī)械性能。用E5015焊條焊接16Mn鋼，可以達(dá)到等強(qiáng)度的要求。

　　與低碳結(jié)構(gòu)鋼相比，普低鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)容易淬硬，對(duì)氫的敏感性強(qiáng)，焊接應(yīng)力較大時(shí)，焊接接頭易產(chǎn)生各種裂紋。此外，在焊接熱循環(huán)的作用下，使焊接接頭的組織和性能發(fā)生變化，增大了脆性破壞的傾向(特別是厚板結(jié)構(gòu))。因此，這類鋼焊接時(shí)的主要總是是裂紋和脆化。焊接線能量較大時(shí)，可以防止淬硬組織，但卻易于產(chǎn)生魏氏組織;焊接線能量較小時(shí)，則相反。因此，對(duì)于不同的鋼種，應(yīng)該分別選擇不同的焊接工藝參數(shù)。

　　由于機(jī)組運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行工況(水頭、負(fù)荷等)多變，常使機(jī)組偏離最佳工況運(yùn)行，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪、葉片、尾水管等部件產(chǎn)生裂紋、汽蝕甚至補(bǔ)氣管撕裂脫落等危及電站安全運(yùn)行的危險(xiǎn)。在龍羊峽龍羊峽水電站1#機(jī)組檢修中，檢查發(fā)現(xiàn)泄水錐(材質(zhì)為16Mn)被撕裂脫落五分之一、1#和3#補(bǔ)氣管右下側(cè)里襯鋼板(材質(zhì)為16Mn)被撕裂脫落和湊合節(jié)一周焊縫開裂以及在泄水錐(材質(zhì)為16Mn)、葉片(材質(zhì)為0Cr13Ni6Mo)、補(bǔ)氣管(材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti)等部位出現(xiàn)三十余條裂紋。

　　在湊合節(jié)(材質(zhì)為16Mn)汽蝕區(qū)域的補(bǔ)焊和裂紋處理中，由于沒有制定嚴(yán)格的焊接工藝， 在焊條的選用上出現(xiàn)了差異，焊接結(jié)果也出現(xiàn)了明顯的不同。一部分工作人員選用J507焊條進(jìn)行焊接，一部分人員使用0Cr13Ni4MoRe馬氏體不銹鋼焊條焊接。在完成一個(gè)工作日之后，發(fā)現(xiàn)選用0Cr13Ni4MoRe焊條焊接湊合節(jié)的裂紋，大多數(shù)裂紋沒有處理成功，進(jìn)行了多次處理;而選用E5015也就是我們常常使用的J507焊條焊接后沒有出現(xiàn)裂紋，但是每次檢修必須處理大面積的汽蝕區(qū)域。經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，在湊合接部位使用不銹鋼焊條、并選用合理適用的焊接工藝焊接過度層，會(huì)大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善尾水管里襯的工作狀況。

　　而在泄水錐裂紋的處理上，選用小的焊接參數(shù)如：小的焊接電流、小的焊條直徑、較快的焊接速度等，選擇分段焊接和多層多道焊的工藝進(jìn)行操作，在焊接過程中采用捶擊焊縫的方法消除應(yīng)力。在處理葉片裂紋時(shí)，我們的工作人員嚴(yán)格執(zhí)行了檢修規(guī)程中對(duì)汽蝕磨損及裂紋處理的焊接工藝，選用和葉片材質(zhì)相匹配的A237焊條，并在出現(xiàn)裂紋的葉片上進(jìn)行焊前預(yù)熱、焊后熱處理的工藝，并嚴(yán)格執(zhí)行檢修規(guī)程，對(duì)出現(xiàn)裂紋的部位清根、處理滲碳層、加熱、焊接、保溫、消除應(yīng)力等工藝程序。并對(duì)焊接部位按原型打磨，裂紋一次處理成功，取得了很好的效果。

　　水輪機(jī)補(bǔ)氣短管2006年由原來(lái)的16Mn優(yōu)質(zhì)低合金鋼更換為1Cr18Ni9Ti不銹鋼補(bǔ)氣短管，補(bǔ)氣短管支撐椎管為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，補(bǔ)氣短管固定底座為16Mn優(yōu)質(zhì)低合金鋼，在拼裝時(shí)選用A237不銹鋼焊條焊接，并嚴(yán)格執(zhí)行烘培焊條并用保溫桶保溫焊條、焊前預(yù)熱、焊后保溫緩冷的工藝，取得了好的效果。焊前預(yù)熱的工藝是防止冷裂紋、熱裂紋和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織的有效措施。例如16Mn鋼作T形接頭焊接裂紋試驗(yàn)，在溫度低于-15℃施焊時(shí)，幾乎全部發(fā)生淬硬及冷裂。經(jīng)預(yù)熱150℃后施焊時(shí)，則冷裂紋消失。

　　實(shí)踐表明，整體高溫回火可以將80-90%的殘余應(yīng)力消除，效果最好。焊后立即對(duì)焊件的全部 ( 或局部 ) 進(jìn)行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施稱為后熱。后熱的目的是避免形成硬脆組織，以及使擴(kuò)散氫逸出焊縫表面，從而防止產(chǎn)生裂紋。焊前嚴(yán)格按照說(shuō)明書的規(guī)定對(duì)所用焊條進(jìn)行烘焙、焊前清除焊件上的油污、水分，減少焊縫中氫的含量、選擇合理的焊接工藝參數(shù)和熱輸入，減少焊縫的淬硬傾向、焊后立即進(jìn)行消氫處理，使氫從焊接接頭中逸出。

　　對(duì)于淬硬傾向高的鋼材，焊前預(yù)熱、焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，改善接頭的組織和性能，采用降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施，保證了焊接工藝的完整性，減少了焊接缺陷的產(chǎn)生和存在空間，焊縫質(zhì)量完全可以保證，也是保證檢修質(zhì)量的最佳選擇。經(jīng)過選用不同焊條進(jìn)行焊接的結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，選用小直徑的焊條、選擇小的焊接電流，選用合適的焊接速度施焊，就能掌握熱輸入的大小，就能控制焊接缺陷的出現(xiàn)。而焊前預(yù)熱和焊后熱處理兩種工藝在焊接工作中也是必不可少的減少或者防止缺陷出現(xiàn)的重要工藝措施。

　　焊接論文范例：淺談焊接變形的控制及火焰矯正方法

　　在配合水工對(duì)里襯鋼板預(yù)基礎(chǔ)環(huán)之間形成的空腔部位進(jìn)行灌漿做打壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，也對(duì)我們的焊接質(zhì)量進(jìn)行了全面的檢驗(yàn)。打壓時(shí)大多數(shù)焊縫和不銹鋼堆焊面有刺水現(xiàn)象，需要補(bǔ)焊。首先，這里有水輪機(jī)尾水管母材在長(zhǎng)期汽蝕環(huán)境下工作以及反復(fù)焊接導(dǎo)致母材性能降低引起損壞，但是在經(jīng)過處理的焊縫出現(xiàn)明顯的裂紋，就不僅僅是母材的問題了。有些焊縫有很明顯的焊接缺陷存在，如：氣孔、夾渣、弧坑等，焊工在操作中偶爾會(huì)在焊件上隨意引弧，這些都會(huì)嚴(yán)重削弱焊縫強(qiáng)度，降低焊接接頭力學(xué)性能，產(chǎn)生應(yīng)力集中，甚至?xí)�產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的破壞。況且，鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)過多次焊接或者切割后它的性能將會(huì)大大降低。

　　因此，嚴(yán)格參照焊接工藝實(shí)施焊接、選擇合適的焊條、合適的焊接電流等焊接工藝措施，并嚴(yán)格執(zhí)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理既能減少反復(fù)處理焊接區(qū)域的概率，也是保護(hù)里襯鋼板性能的好辦法。焊接質(zhì)量同樣也是可以保證的，同時(shí)，工人在潮濕環(huán)境下作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、工作量大的矛盾也得到了解決。

　　作者：趙發(fā)秀