贯流机冷却锥部件的制作工艺

2013-08-02浙江富春江水电设备股份有限公司杭州311504刘莉红戴方勇

金属加工(热加工) 2013年10期

浙江富春江水电设备股份有限公司（杭州 311504）刘莉红张玲戴方勇

1.概述

灯泡贯流式水轮发电机组中采用二次冷却方式的发电机，需要设置冷却锥部件，冷却锥的上游侧与灯泡头法兰相连，下游侧与定子外壳通过法兰相连，其作用是带走电磁转换以及轴承旋转产生的热量和风机产生的热量。冷却锥由两个圆锥台套合在一起，它们之间设计有很多根方形的隔板（水腔隔板），隔板与内外锥台形成封闭的水腔，通过水的流动带走机组运行过程中产生的热量，达到让发电机及其辅助设备在其内安全运行的目的。

冷却锥在制作过程中存在两大难点：一是复合钢板的对接焊缝，二是水腔隔板的制作。以下就这两大难点分别提出我公司一些制作经验，仅供大家分享。

2.复合钢板的对接焊

冷却锥的外圆锥套为了在提高耐蚀性和抗磨性的同时节省材料成本，选用复合钢板制作，复合钢板材料牌号为SS400/Sus304L，规格为R1（t14/2），不锈钢复合钢板的焊接性比较复杂，若覆层材质选用不当或焊接工艺不正确，前者将导致其耐蚀性降低，后者则会导致焊接裂纹和焊缝的耐蚀性下降。

我公司在复合钢板焊接中，做了如下工艺评定。复合钢板对接时，接头形式及焊接顺序如图1所示。立焊第1、2道后，用碳弧气刨清根后焊接第3、4道。电源极性为直流反接，焊丝为φ1.2mm，焊丝干伸长15～20mm，采用CO2气体保护焊，气体流量18～20L/min，层间温度不锈钢最高100℃，碳钢最高250℃。工艺评定采用的焊接参数如表1所示。

图1 工艺评定接头形式及焊接顺序

表1 焊接参数

试板焊接后，按照ASME标准制备试样，共制作2根拉伸，4根侧弯，焊接工艺评定合格的接头力学性能如表2所示。

表2 焊接接头力学性能试验结果

由表2可知，焊接接头的力学性能优于母材，达到预期目标，根据ASME标准判定TFW—309L和TWE—711，焊材用CO2气体保护焊焊接SS400/Sus304L复合钢板所获取的接头力学性能合格，满足了使用性能要求。

3.水腔隔板制作

冷却锥上的水腔隔板数量多，单件制作过程繁琐且工作量大，为缩短制作周期、降低制作成本、提高生产效率，我们对冷却锥水腔隔板下料与组装工艺进行改进。

由于水腔隔板的展开半径大（苍溪机组的最小展开半径14 000mm，株溪口机组的最小展开半径为12 479mm），所以株溪口水腔隔板制作时所处位置半径均不相同，根据不同位置的半径下料、卷制成形，工序繁琐（见图2）。苍溪机组制作时，连体断点下料将两条割缝合并为一条割缝，并且下料后标识清楚、统一、整齐划一，省掉整理下料件和反复做标记的时间（见图3）。

图2 单件下料单件矫形（矫形工作量大）

图3 整体下料整体卷板（卷制即可成形，不用矫形）

下面以苍溪机组的冷却锥部件上的水腔隔板为例，具体讲解水腔隔板如何整体制作。

（1）制作原理由于水腔隔板展开半径大（15 000mm左右），在展开半径尺寸相差1000mm的情况下，对成形尺寸影响不大。只要在参与整体组装时稍微使用外力即可按图示尺寸组装到位。

苍溪冷却锥水腔隔板的理论展开半径从小往大如表3所示。

调整原则为，以P54的展开外半径15 365mm、P55的展开内半径15 640mm为基准，往中间靠136mm。也就是说P54的内外半径展开长均加大136 mm， P55 的内外展开半径均减小136mm，然后P56～P59均以P55为基准，半径逐次分别加53mm；P50～P53均以P54 为基准，半径逐次分别减53mm（其中50mm是隔板的宽度，3 mm是数控切割的切割缝），调整后下料展开半径尺寸从小到大如表4所示。

（2）单件制作与整体制作的对比单件制作的缺点：①板料与板料之间的最小减隙为30mm（数控切割缝尺寸），且板料与板料之间有两条切割缝，需要数控割两次，如图4所示。②单件下料由于数控切割缝大，板料损耗大。③由于水腔隔板数量多，单件下料的话，需要逐一清渣、标识，工作量大且容易丢失。④水腔隔板数量多，单件卷压成形需要的卷制时间长。另外由于宽度太窄（单条宽度为50mm ），卷制过程中容易扭曲。卷制后矫形工作量大。⑤水腔隔板参与整体组装时，由于单件尺寸扭曲，即使矫形后扭曲现象有所改善，但组装时仍需要较大外力才能按图组装到位，故辅助搭板使用量大，取出后留下的焊瘤多，如图5所示。

表3

表4

整体制作的优点：①板料与板料之间的间隙仅需3mm就可以了，且板料与板料之间只需要一条切割缝，数控割一次即可，相对单件下料能提高工作效率，如图6所示。②整体下料，数控切割缝小，需要的板料尺寸小。相对单件下料大大提高了板材利用率。③整体下料的话能统一进行标识，并且由于割缝少，铲磨清渣时间少，节省劳动时间，提高工作效率，由于是一个整体，不会造成单件遗失。④整体下料，整体卷板成形，不容易扭曲，卷制后不用矫形，且卷板用时和单个隔板卷制的用时一样。⑤水腔隔板整体卷制成形后，只需将每块隔板单独隔开，即可参与整体组装，且由于卷制尺寸好，无须太大外力，就可按图组装到位，锥板上需要加搭板和千斤顶的地方可以减少很多，这样就大大减少了组装后的焊疤打磨工作量，如图7所示。