專利名稱：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法
所屬領域本發(fā)明涉及裂紋處理方法，特別是軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法。
背景技術(shù)：
軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，通過長時間的使用，葉片就會產(chǎn)生不同程度的裂紋。裂紋產(chǎn)生的原因主要包括以下方面一是由于機組長期低負荷、超負荷或者在工況不好的振動區(qū)運行，使轉(zhuǎn)輪葉片在交變應力作用下產(chǎn)生裂縫或者加劇了裂紋的發(fā)展；二是由于軸流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片為懸臂受力，葉片變截面根部若無過渡圓弧或過渡量小時易產(chǎn)生應力集中而出現(xiàn)裂紋。機組運行中的懸臂轉(zhuǎn)輪葉片根部應力集中，葉片所受的基本應力較高，加之各種載荷的聯(lián)合作用時的動應力較大，葉片所受交變動應力加劇了材料疲勞，產(chǎn)生疲勞破壞，致使轉(zhuǎn)輪葉片產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種在現(xiàn)場修復處理，周期短、費用低的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，轉(zhuǎn)輪不吊出轉(zhuǎn)輪室，在現(xiàn)場進行修復，用堆焊的方法有意加大葉片正面出水邊一側(cè)與根部法蘭連接的過度圓角的“R”值；在裂紋的尾部鉆止裂孔，并對不同的裂紋采用不同形狀的坡口，按規(guī)定的工藝順序預熱、補焊和保溫，它包括以下步驟(1)準備工作(a)將葉片打至全開位置，同時對葉片的正、背面裂紋進行處理；(b)搭設工作平臺；(c)拆下樞軸密封；(d)將葉片與轉(zhuǎn)輪室固定，同時在葉片與轉(zhuǎn)輪體之間加適當支撐固定，減少葉片軸頸受力；(2)裂紋的清除(a)用PT探傷全面檢查葉片軸頸部位正面和背面及出水邊正面并作出明顯標記；(b)清除裂紋前在裂紋的紋尾部位打止延孔，鉆止延孔的直徑約為8mm，孔深比裂紋深度大4～6mm；(c)裂紋的鏟除采用碳弧氣刨刨除，清除前對裂紋部位及附近200mm范圍內(nèi)用氧乙炔預熱80℃～100℃，碳弧氣刨方向應從止裂孔起向裂紋方向清除，直到裂紋清凈為止，碳弧氣刨必須間斷使用；(d)碳弧氣刨時同時開出補焊坡口。
(e)缺陷徹底清除干凈后，對坡口的表面滲碳氧化層用蘑菇頭式砂輪機進行打磨；(f)用PT探傷確認裂紋徹底清凈后待補焊。
(3)焊接(a)焊條使用前必須要在350℃溫度下烘干2h，在100℃恒溫下進行保溫。
(b)在焊前對缺陷部位進行整體或局部預熱，對轉(zhuǎn)輪室環(huán)境溫度整體加溫至30～40℃，對補焊部位及附近200mm范圍內(nèi)采用氧乙炔焰局部預熱，溫升速度以8～10℃/h為宜，溫度控制在80-120℃，預熱溫度達到要求后再恒溫2～4h即可施焊。
(c)施焊采用薄層、分段、退步焊接技術(shù)；(d)施焊過程中除底層及表面層外每層采用錘擊法消除應力；(e)補焊后立即用石棉布覆蓋保溫緩冷；(4)清理、打磨焊后清除焊渣、飛濺，用砂輪順葉片型線修磨圓滑處理部位；(5)PT探傷及檢查對處理部位及熱影區(qū)進行“PT”探傷檢查，合格后去除支撐，檢查變形情況并打磨支撐點焊處至圓滑。
碳弧氣刨時同時開出補焊坡口，坡口的形式主要根據(jù)裂紋情況、部位和鏟除及施焊方便而定，凡未穿透的裂紋，深度在30mm以內(nèi)的開“V”形坡口，深度在30mm以上的開“U”形坡口，靠近根部的采用“V”形坡口；凡穿透的裂紋，深度在40mm以內(nèi)的開“X”形坡口，靠近根部的開“K”形坡口，厚度在40mm以上的需開“U”形坡口，靠近根部的開“K”形坡口，坡口根部修出適當圓角R。
焊接時施焊采用奧307及G232不銹鋼焊條，焊條規(guī)格Φ3.2、Φ4，其中奧307不銹鋼焊條用于底層和中間層，G232不銹鋼焊條用于蓋面和堆焊R部份。
施焊采用薄層、分段、退步焊接技術(shù)，長焊縫采取分段焊，每段長100～150mm，300mm以上不要化學采取分段退步焊，300mm以下可由中間向外焊，分段接頭處應逐層搭接，正反而焊縫輪番施焊，對深度在40mm以上的坡口，應使用雙側(cè)鑲邊焊技術(shù)；對深度在40mm以下和靠葉片根部的坡口則可用單側(cè)鑲邊焊技術(shù)，對穿透性裂紋應在其正面焊2--3道焊縫后再在其背面用風鏟鏟除坡口底部的焊瘤，待露出新的焊縫時再開始施焊，裂紋補焊中，底下幾層用直徑3.2mm的電焊條并在保證焊透的情況下盡量采用小電流和短電弧(一般2～2.5mm)，并控制層間溫度不得大于120℃，施焊順序應先補焊軸頸中部，再補焊出水邊部位。
通過上面的敘述可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點現(xiàn)場施工，修復周期短，避免了繁雜的拆裝工作，節(jié)約了運輸成本，焊接修復處強度、鋼度好，抗裂性強，裂紋修復后能夠滿足軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的工作要求。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述，經(jīng)對水輪機轉(zhuǎn)輪葉片檢查出的裂紋的部位、形狀、長度及可能繼續(xù)發(fā)展的方向進行了全面的分析，采取針對性措施對葉片裂紋進行修復，在葉片修復時嚴格執(zhí)行修復方案和遵守焊接工藝。轉(zhuǎn)輪不吊出轉(zhuǎn)輪室，在現(xiàn)場進行修復，為加強葉片根部的強度，用堆焊的方法有意加大葉片正面出水邊一側(cè)與根部法蘭連接的過度圓角的“R”值；在裂紋的尾部鉆止裂孔，并對不同的裂紋采用不同形狀的坡口，按規(guī)定的工藝順序預熱、補焊和保溫，它包括以下步驟(1)準備工作(a)將葉片打至全開位置，以利于能同時對葉片的正、背面裂紋進行處理。
(b)搭設工作平臺，以方便操作和保證安全為宜。
(c)拆下樞軸密封，以避免補焊過程中密封條損壞。
(d)將葉片與轉(zhuǎn)輪室固定，只將葉片與轉(zhuǎn)輪室間隙塞緊，不焊接，以保證轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室間隙在處理過程中不發(fā)生變化。同時在葉片與轉(zhuǎn)輪體之間加適當支撐固定以減少葉片軸頸受力。
(e)現(xiàn)場處理用工具、設備和材料應與電站具體商議并在處理前備好。
(2)裂紋的清除(a)用PT探傷全面檢查葉片軸頸部位(正面和背面)及出水邊正面并作出明顯標記。
(b)由于裂紋的尾部內(nèi)應力已接近材料的極限強度，在外力或熱應力的影響下還會繼續(xù)延伸，因此，在清除裂紋前需在裂紋的紋尾部位打止延孔以截斷裂紋，阻止裂紋的延伸。鉆止延孔的直徑為8mm，一般孔深比裂紋深度大4～6mm。
(c)裂紋的鏟除采用速度快、操作簡便的碳弧氣刨刨除。清除前對裂紋部位及附近200mm范圍內(nèi)用氧乙炔預熱80～100℃。為防止因刨除裂紋時因溫度影響原裂紋的延伸，碳弧氣刨方向應從止裂孔起向裂紋方向清除，直到裂紋清凈為止。為防止葉片過熱引起葉片變形和裂紋擴展，碳弧氣刨必須間斷使用。
(d)碳弧氣刨時同時開出補焊坡口，坡口的形式主要根據(jù)裂紋情況、部位和鏟除及施焊方便而定。凡未穿透的裂紋，深度在30mm以內(nèi)的可開“V”形坡口；深度在30mm以上的可開“U”形坡口；靠近根部的采用“V”形坡口。凡穿透的裂紋，深度在40mm以內(nèi)的可開“X”形坡口；靠近根部的開“K”，形坡口；厚度在40mm以上的需開“U”形坡口；靠近根部的開“K”形坡口。坡口根部修出適當圓角R。
(e)缺陷徹底清除干凈后，對坡口的表面滲碳氧化層用蘑菇頭式砂輪機進行打磨，磨掉氧化層露出母材的金屬光澤。
(f)用PT探傷確認裂紋徹底清凈后待補焊。
(3)焊接(a)為確保修復處的強度、剛度及材質(zhì)的可焊性要求，施焊采用機械性能好、抗裂性強、塑性大的奧307及G232不銹鋼焊條，焊條規(guī)格3.2、4。其中奧307不銹鋼焊條因塑性大、抗裂性強用于底層和中間層；G232不銹鋼焊條因強度高、耐磨蝕用于蓋面和堆焊R部份。焊條使用前必須要在350℃溫度下烘干2h，在100℃恒溫下進行保溫。
(b)為了減少補焊區(qū)的應力集中及改善焊縫的金相組織，特別是焊縫與基材過渡區(qū)的熱影響，防止再次產(chǎn)生裂紋，在焊前對缺陷部位進行整體或局部預熱，對轉(zhuǎn)輪室環(huán)境溫度用電爐整體加溫至30℃～40℃，對補焊部位及附近200mm范圍內(nèi)采用氧乙炔焰局部預熱，溫升速度以8～10℃/h為宜，溫度控制在80-120℃，預熱溫度達到要求后再恒溫2～4h即可施焊。
(c)施焊采用薄層、分段、退步焊接技術(shù)，長焊縫采取分段焊，每段長100～150mm，300mm以上不要化學采取分段退步焊，300mm以下可由中間向外焊。注意防止施焊修復過程中起弧和斷弧產(chǎn)生裂紋。為防止接頭處平齊而影響焊縫質(zhì)量，分段接頭處應逐層搭接，正反而焊縫輪番施焊。對深度在40mm以上的坡口，應使用雙側(cè)鑲邊焊技術(shù)；對深度在40mm以下和靠葉片根部的坡口則可用單側(cè)鑲邊焊技術(shù)，對穿透性裂紋應在其正面焊2--3道焊縫后再在其背面用風鏟鏟除坡口底部的焊瘤，待露出新的焊縫時再開始施焊。裂紋補焊中，底下幾層用直徑3.2mm的電焊條并在保證焊透的情況下盡量采用小電流和短電弧(一般2～2.5mm)，并控制層間溫度不得大于120。施焊順序應先補焊軸頸中部，再補焊出水邊部位。
(d)施焊過程中除底層及表面層外每層采用錘擊法消除應力。
(e)補焊后立即用石棉布覆蓋保溫緩冷。
注意處理過程中對其他部位進行覆蓋保護，焊縫周圍涂防飛濺劑。
(4)清理、打磨焊后清除焊渣、飛濺，用砂輪順葉片型線修磨圓滑處理部位。
(5)PT探傷及檢查對處理部位及熱影區(qū)進行PT探傷檢查，合格后去除支撐，檢查變形情況并打磨支撐點焊處至圓滑。
權(quán)利要求
1.軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，其特征在于，轉(zhuǎn)輪不吊出轉(zhuǎn)輪室，在現(xiàn)場進行修復，用堆焊的方法有意加大葉片正面出水邊一側(cè)與根部法蘭連接的過度圓角的“R”值；在裂紋的尾部鉆止裂孔，并對不同的裂紋采用不同形狀的坡口，按規(guī)定的工藝順序預熱、補焊和保溫，它包括以下步驟(1)準備工作(a)將葉片打至全開位置，同時對葉片的正、背面裂紋進行處理；(b)搭設工作平臺；(c)拆下樞軸密封；(d)將葉片與轉(zhuǎn)輪室固定，同時在葉片與轉(zhuǎn)輪體之間加適當支撐固定，減少葉片軸頸受力；(2)裂紋的清除(a)用PT探傷全面檢查葉片軸頸部位正面和背面及出水邊正面并作出明顯標記；(b)清除裂紋前在裂紋的紋尾部位打止延孔，鉆止延孔的直徑約為8mm，孔深比裂紋深度大4～6mm；(c)裂紋的鏟除采用碳弧氣刨刨除，清除前對裂紋部位及附近200mm范圍內(nèi)用氧乙炔預熱80℃～100℃，碳弧氣刨方向應從止裂孔起向裂紋方向清除，直到裂紋清凈為止，碳弧氣刨必須間斷使用；(d)碳弧氣刨時同時開出補焊坡口；(e)缺陷徹底清除干凈后，對坡口的表面滲碳氧化層用蘑菇頭式砂輪機進行打磨；(f)用PT探傷確認裂紋徹底清凈后待補焊；(3)焊接(a)焊條使用前必須要在350℃溫度下烘干2h，在100℃恒溫下進行保溫；(b)在焊前對缺陷部位進行整體或局部預熱，對轉(zhuǎn)輪室環(huán)境溫度整體加溫至30～40℃，對補焊部位及附近200mm范圍內(nèi)采用氧乙炔焰局部預熱，溫升速度以8～10℃/h為宜，溫度控制在80-120℃，預熱溫度達到要求后再恒溫2～4h即可施焊；(c)施焊采用薄層、分段、退步焊接技術(shù)；(d)施焊過程中除底層及表面層外每層采用錘擊法消除應力；(e)補焊后立即用石棉布覆蓋保溫緩冷；(4)清理、打磨焊后清除焊渣、飛濺，用砂輪順葉片型線修磨圓滑處理部位；(5)PT探傷及檢查對處理部位及熱影區(qū)進行“PT”探傷檢查，合格后去除支撐，檢查變形情況并打磨支撐點焊處至圓滑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，其特征在于，碳弧氣刨時同時開出補焊坡口，坡口的形式主要根據(jù)裂紋情況、部位和鏟除及施焊方便而定，凡未穿透的裂紋，深度在30mm以內(nèi)的開“V”形坡口，深度在30mm以上的開“U”形坡口，靠近根部的采用“V”形坡口；凡穿透的裂紋，深度在40mm以內(nèi)的開“X”形坡口，靠近根部的開“K”形坡口，厚度在40mm以上的需開“U”形坡口，靠近根部的開“K”形坡口，坡口根部修出適當圓角R。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，其特征在于，焊接時施焊采用奧307及G232不銹鋼焊條，焊條規(guī)格Φ3.2、Φ4，其中奧307不銹鋼焊條用于底層和中間層，G232不銹鋼焊條用于蓋面和堆焊R部份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，其特征在于，施焊采用薄層、分段、退步焊接技術(shù)，長焊縫采取分段焊，每段長100～150mm，300mm以上不要化學采取分段退步焊，300mm以下可由中間向外焊，分段接頭處應逐層搭接，正反而焊縫輪番施焊，對深度在40mm以上的坡口，應使用雙側(cè)鑲邊焊技術(shù)；對深度在40mm以下和靠葉片根部的坡口則可用單側(cè)鑲邊焊技術(shù)，對穿透性裂紋應在其正面焊2--3道焊縫后再在其背面用風鏟鏟除坡口底部的焊瘤，待露出新的焊縫時再開始施焊，裂紋補焊中，底下幾層用直徑3.2mm的電焊條并在保證焊透的情況下盡量采用小電流和短電弧(一般2～2.5mm)，并控制層間溫度不得大于120℃，施焊順序應先補焊軸頸中部，再補焊出水邊部位。
全文摘要
本發(fā)明公開了軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋處理方法，轉(zhuǎn)輪不吊出轉(zhuǎn)輪室，在現(xiàn)場進行修復，用堆焊的方法有意加大葉片正面出水邊一側(cè)與根部法蘭連接的過度圓角的“R”值；在裂紋的尾部鉆止裂孔，并對不同的裂紋采用不同形狀的坡口，按規(guī)定的工藝順序預熱、補焊和保溫，本發(fā)明具有以下優(yōu)點現(xiàn)場施工，修復周期短，避免了繁雜的拆裝工作，節(jié)約了運輸成本，焊接修復處強度、鋼度好，抗裂性強，裂紋修復后能夠滿足軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的工作要求。
文檔編號B23K9/013GK101053926SQ20071004921
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者嚴祥兵 申請人:四川東風電機廠有限公司