万大勇

（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东 广州510730）

0 前言

汽轮机低压外缸组合在核电厂建设中是一项十分重要的工作，首先施工人员要满足程序要求，低压外缸拼缸组合焊接完成就能确保下一步的轴系初找中，低压内缸安装，轴承箱安装，高压缸安装，发电机安装，轴系找中，汽缸与凝汽器连接，直接关系到机组的安全稳定运行和经济效益,本文介绍阳江核电站3#、4#机1000MW汽轮机低压外缸拼缸过程，重点控制拼缸焊接变形。

1 阳江核电站汽轮发电机组基本结构

阳江核电站常规岛安装工程3、4号机组汽轮机为西门子公司设计，上海汽轮机厂制造的额定功率为1086MW、转速1500rpm、单轴、一次中间再热、3缸4排汽、凝汽式汽轮机。三根转子由6只径向轴承支撑，分布在#1～#4轴承座上。

图1 轴承与死点

2 低压外缸组合工艺监控要点

2.1 轴承座、台板及导向销安装

首先是台板及轴承箱安装，台板及轴承箱的安装精度直接影响汽轮机组质量，施工中需严格控制台板及轴承箱施工精度，主要包括台板、轴承箱及导向销纵横中心线、标高、水平度及扬度、二次灌浆与养护等。尤其是标高及水平度，本机组对于台板、轴承箱的标高要求较高，需根据轴系扬度对标高进行调整，偏差要求仅为0.10mm，所以在标高调整时需使用精度较高的测量工具 （阳江项目机组采用的是水连通管）。

根据图纸要求及轴系扬度对台板、轴承箱及导向销的纵横中心线、标高及水平度进行调整，验收合格后通知土建进行二次灌浆。二次灌浆需按照规程严格执行，包括模板铺设、灌浆前清理、湿润及灌浆后的养护。根据图纸要求，地脚螺栓需进行4次紧固，现场需严格按照此顺序执行：

第一次：灌浆前24小时

第二次：灌浆后3天

第三次：灌浆后28天

第四次：机组试运行前

图2 低压缸外形图

2.2 低压外缸拼缸组合

阳江核电站常规岛安装工程3、4号机组汽轮机1#、2#低压外缸均为散件到货，每个外缸分八段单独发运至现场，然后在现场进行拼装、焊接、安装、找中等作业。上、下缸各四段，上缸外加两端及法兰。上缸端罩及腹板厚度皆为35mm、法兰厚度为80mm，下缸端板及侧板厚度为40mm。除上缸两腹板焊接为对接外，其余焊缝均为角接形式，每个缸焊缝总长度约120米，汽轮机本体设备安装在MX厂房16.2m平台。

台版灌浆后强度达到70%后可进行汽缸组合，先组装2#低压缸，因为2#低压缸处在汽轮发电机组的中部，而且是在轴系的水平位置，5#6#轴承对应轴承箱中分面标高都是17.500mm，5#6#轴承支撑2#低压转子。因本机型结构所限，拼装只能在安装位置进行，所以对凝汽器的状态要求较高，凝汽器必须先安装完毕，接颈组合好，低压外缸才能组装。

图3 主要安装流程图

把左右侧板吊装落在台板上就位，当放下外侧板时需要配备足够的人员对装备中可能接触点进行监测，将侧板吊至安装位置并放在台板上，在低压台板装入压紧螺栓，固定汽缸侧板，防止其走动；侧板找正后，吊入端板，对端板进行找正，然后组合前后端板，清除干净支撑面、接触面及焊缝处的防腐剂，结合面用密封条及密封胶密封，如图4：

图4

检查端板相对于侧板在垂直方向上的对中情况，确保两者相互齐平且处于同一水平高度，检查定位销孔的对中情况，若有偏差，调整端板上的工艺支撑板螺栓，用刀口尺检查中分面,要求高低小于0.02mm.打磨清理低压外上缸的水平中分面，将螺栓孔彻底清理干净并涂上防咬剂，安装外下缸垂直面连接螺栓，按力矩要求紧固，经验收合格后进行焊接。外下缸纵向、横向找中低压下半外缸，具体测量位置如图5所示。

要求：

a1a2不能大于10mm，b1b2不能大于10mm，b3b4不能大于6mm，c1c2不能大于10mm，d1d2不能大于10mm。

图5 低压外缸的照中

当下半安装完成后，开始组合上半，用行车分别将低压外上缸的前后上端板吊到低压外下缸中分面上，拧紧1/3螺栓检查中分面间隙保证0.05mm塞尺不能塞入，测量调阀端、电机端两半半缸中间的空档尺寸，并检查低压外上缸中间部分的几何尺寸，是否满足安装要求，根据安装要求的尺寸打磨中间部分上缸的焊接坡口，使其能够满足安装的要求，然后根据实际尺寸对中部腹板下料吊装就位，排汽扩散段的安装法兰面将作为进一步找中的基准面，在该面上端盖与外缸下半之间不得有错位。

用刀口尺检查汽缸中分面：

图6

低压外缸上下共8片（还包括内部钢架等）成散件到货，需现场拼装。

下半组装就位后，洼窝处尺寸偏小，且上半就位后测量中分面间隙两侧小、中间大，说明端板中间位置存在变形，上半中分面螺栓紧固间隙消除后，洼窝处尺寸变大（前后相差约为5mm）。腹板两侧均根据图纸尺寸下料，导致两侧焊接间隙偏大，超出图纸要求，会引起较大的变形量。应该只在一侧按图纸下料，然后将腹板吊装就位实际测量下料（注：腹板与端板焊缝底部有衬垫）。

加工低压外缸猫爪垫片确定外缸标高，将低压外缸螺栓紧固后，配准并安装低压外缸横向定位键。

按要求力矩把紧连接螺栓、配销，低压外缸下半端板与侧板连接垂直法兰面的密封槽没有贯穿，有部分密封盲区，存在泄漏风险。后经厂家确认后，现场对垂直法兰内侧进行了密封焊。

安装好端板和侧板后，开始安装低压缸外下缸钢架。钢架不仅可以加固外缸，而且为内缸的横向定位提供支撑，钢架安装时不得直接受力在低压外下缸上，必须从凝汽器顶部安装临时支撑或者在低压外下缸两侧布置临时吊挂梁，外下缸钢架除了下图所示预装好的部分外，其余管件均带有100mm现场安装余量，管件一端的坡口已经开好。

图7 下缸钢架整体图下缸钢架用两根H型钢受力在轴承座上

除去支撑面与焊接坡口处的保护涂层，在各安装位置按照实际所需长度将管子进行切准下料，用行车将切准长度的管子吊到安装位置，调整其水平和位置，然后点焊，按照图纸要求调整和安装低压内缸支撑和对中件，钢架找正完毕后对其进行焊接，焊接过程中，每位焊工应对使用的电流、电压、焊接速度、焊层厚度等进行控制，保持焊工的步调一致，低压外缸下半在整个拼装焊接过程中，最大变形量为0.04mm，能够满足厂家资料的要求。

图8 外缸钢架装配示意图

下缸组合完焊接成后进行上缸组装，打磨清理低压外上缸的水平中分面，将螺栓孔彻底清理干净，用行车分别将低压外上缸的前后上端板吊到低压外下缸中分面上，拧紧1/3螺栓检查中分面间隙保证0.05mm塞尺不能塞入，找正轴向、径向洼涡，要求错口＜0.05mm，根据外上缸中间部分水平中分面几何尺寸加工中间半缸的上半法兰，拧紧1/3螺栓检查中分面间隙保证0.05mm塞尺不能塞入，穿入中分面全部螺栓，并按规定力矩拧紧：

图9

腹板法兰两端与中分面法兰不能有间隙，腹板两侧需根据实际尺寸下料，腹板切割工作量大，需留一定余量，多次试装，不能一次下料到位，腹板就出现间隙过大需要堆焊补救，但无论怎样切割都会出现间隙偏大，超出图纸要求，会引起较大的变形量，在腹板与端盖有3-5mm焊接间隙，需加装临时限位板，减少焊接收缩量如图10所示：

图10 复板与端板连接处加限位板防变形

中间腹板找正后与中间的法兰面点焊牢固，并与调阀端、电机端半缸点焊牢固经验收合格后，再进行外缸的整体焊接工作，焊接顺序是左右腹板焊接，腹板与端盖焊接，腹板与法兰焊接。前后半缸与中间半缸焊接完成后，对腹板与中间半缸水平中分面法兰组合进行焊接。焊接顺序为：两个焊工先分段点焊，再对左右侧法兰由中间向两边分段焊接，由两名焊工按下图焊接顺序对外上缸每条焊缝进行焊接，采用小电流快速焊，两人的焊接电流、焊接速度保持一致。焊接过程中严格按工艺卡的要求进行。低压外缸上半在整个拼装焊接过程中，整体最大变形量为0.12mm，最大变形量为1.50mm,具能够满足厂家资料的要求。

图11 分段焊示意图

定位焊和正式焊接前都应将缸体接合面火焰预热至100～150℃。每次焊接长度为400mm。端部长度不足150mm时与相邻段合并作为一段，超出150mm时作为单独一段。焊接时两名焊工按照上图所示焊接顺序从中间开始分别向两边对称施焊，进行隔段交错焊接。每焊完一段后用手锤均匀的敲击焊缝（第一层和盖面层焊缝不锤击），让应力充分释放。焊接过程中发现变形较明显时应立即停焊并敲击焊缝。操作外上缸水平中分面法兰时，要严格控制焊层厚度和焊接线能量，采用小电流、少摆动、薄层多道、快速焊。

中间半缸与中分面法兰面之间无间隙。首先焊接中间半缸与前半缸，然后再焊接中间半缸与后半缸。采用分段退焊法。先每隔400mm进行点焊，然后由两个焊工同时对称分段退焊，每次焊接的长度约为400mm左右。

图12 腹板与端盖焊缝示意图

图13 左右腹板组合焊缝示意图

前后半缸与中间半缸焊接完成后，对腹板与中间半缸水平中分面法兰组合进行焊接。焊接顺序为：两个焊工先分段点焊，再对左右侧法兰由中间向两边分段焊接，每次焊接长度为400mm。

操作外上缸水平中分面法兰时，要严格控制焊层厚度和焊接线能量，采用小电流、少摆动、薄层多道、快速焊。

图14 中分面焊缝示意图

低压缸下半所有焊接工作完成后，必须加工侧板中分面的密封槽，使侧板上的密封槽与端板上的密封槽贯通对齐，新加工的密封槽的深度、宽度以及粗糙度均需与原有的密封槽一致，确保低压外缸中分面的严密。

图15 凹槽划线

3 低压外缸整体找正

外缸焊接完后，吊出外上缸，将上缸腹板临时支撑割除，安装顶部导汽装置。

图16

重新扣上外上缸，找正外缸，复查上下缸两端的洼窝中心，轴向、径向要求错口＜0.05mm，检查中分面间隙，检查上下缸螺栓孔是否对中，符合要求后即可进行上下缸配销，每个角配5个销，配好销子才允许吊出外上缸，如图17：

图17

销子配完后，将上缸吊出，装5#6#轴瓦下半，放下2#低压转子（先不装内缸，因为内缸太重容易造成外缸变形，内缸下半重185吨），找正低压外缸。要求汽缸与转子哇窝＜0.1mm,汽缸中分面17.5m.±＜1mm.用同样方式找正1#低压缸。

4 结束语

图18 现场拼缸图片

低压外缸由1#缸2#缸组成，拼缸工作量大，难度大，外缸组合只是汽轮发电机组安装的开始，外缸组合完毕后，就是低压内缸安装，高压缸安装，发电机安装，轴承安装，轴系找正。3#机外缸焊接后发现整体变形较大，尤其两侧上端罩往内收缩较大(2～3mm),造成汽缸端罩中分面部份螺栓与螺栓孔相碰。经分析是焊接方法没有控制好，上缸腹板应采用单边焊接，即先焊接一边，另一边留活口，单边间隙大时先堆焊达到图纸要求（3～5mm）,这样就可以减少腹板焊接变形，作为经验反馈，在以后汽缸组合时，可以考虑上缸端罩，往外侧偏3mm,补偿腹板焊接后收缩量。

致谢：

在此论文初稿完成后，由中广核及中国能建广东火电阳江常规岛项目部的汽机专工为本论文提供了更多的拼缸的经验反馈和宝贵建议，使得本论文实用性强，论证、论据、步骤更加清晰。谨此致谢！

［1］DL5190.3-2012电力建设施工技术规范第3部分:汽轮发电机组[S].

［2］电综[1998]145号 火电施工质量检验及评定标准汽机篇[S].

［3］1000MW核电凝汽式汽轮机安装说明书[Z].