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水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理

2018-05-16许国荣余龙袁正浩

科学与技术 2018年19期
关键词:处理措施成因

许国荣 余龙 袁正浩

摘要:水泵水轮机转轮裂纹的出现,会影响水泵水轮机运行的稳定性及可靠性,因此有必要结合实际工程项目,分析水泵水轮机转轮裂纹发生的成因,进一步采取有效处理措施。本课题便重点围绕“水泵水轮机转轮裂纹成因及处理”进行分析研究,以期提高水泵水轮机的综合运行效益。

关键词:水泵水轮机;转轮裂纹;成因;处理措施

进入21世纪以来,在社会经济稳步发展的背景下,我国水电站建设工程事业发展迅速。值得注意的是,水泵水轮机是水电站应用广泛的一种机械设备。为了提高水泵水轮机运行的效率,便需确保其运行期间不会出现故障。但是,从水泵水轮机实际运行状态来看,易出现转轮裂纹,从而影响运行的稳定性及可靠性。鉴于此,本课题围绕“水泵水轮机转轮裂纹成因及处理措施”进行分析研究具备一定的价值意义。

1.水泵水轮机转轮裂纹成因分析

水泵水轮机转轮裂纹的发生,究其原因体现在多个方面,结合以往的工作经验,总结了以下三大成因:

(1)设计成因。基于装置静吸入高度条件下,电站的水泵工况处在空泡环境下运行,从而加大了空化破坏的发生几率。值得注意的是,如果未能在设计前确保材质及转轮工艺设计的质量,则容易导致水泵水轮机出现裂纹。

(2)制造成因。水泵水轮机转轮进行堆焊层增设过程中,焊材、母材 融合面、转轮叶片和下环角焊缝内,可能有焊接缺陷存在,使角焊缝的承载力降低,进而易诱发转轮裂纹。

(3)运行成因。处于水泵工况条件下,机组大流量运行,在受到空泡状态影响,也就是转轮水泵工况的进口边正压面受到高频动载荷的频率影响,会使材料出现疲劳状态,进而引发空蚀现象;此外,如果堆焊层和母材基于焊接期间熔合质量差,基于高频动载荷条件下也会出现疲劳状态。上述情况,均会加大转轮裂纹发生的几率。

2.水泵水轮机转轮裂纹处理措施探究

如前所述,水泵水轮机转轮裂纹发生的成因较多,因此有必要对转轮裂纹进行合理、科学的处理。根据实践工作经验,本人认为其处理过程需遵循“合理选择焊接材料→严格监测裂纹→完全清除裂纹→加强补焊处理”的原则,从而确保转轮裂纹得到全面处理,进而提高水泵水轮机运行的质量及安全性。下面对其处理要点进行分析:

(1)基于转轮裂纹处理前期,需严格检查转轮整体情况,可选择100%PT联合100%UT的检查方法,然后针对裂纹的部位及性质做好详细标记。

(2)针对堆焊面和裂纹显著位置,采取分段与分片铲磨处理措施,进一步进行补焊及修形处理;同时,需确保一次修复面积≤300平方厘米;在铲磨处理之后,然后对其他裂纹部位进行修复处理。

(3)严格按照焊接相关等级标准进行焊接处理,同时在处理过程中根据相关设计图纸加以执行;基于气刨清理裂纹之前,基于焊接处理之前,有必要针对裂纹缺陷部位采取预热处理措施,倘若处理过程中暂停施焊,需确保焊接部位温度维持在100℃到150℃范围内。

(4)基于补焊处理期间,需实时监控焊接部位的温度,确保焊接部位温度能够维持在100℃到230℃范围内。

(5)焊接之后,针对焊接部位采取150℃保温处理,在保温处理4小时之后,再进行热处理,然后在1天之后采取100%PT联合100%UT检查。

(6)结合裂纹的大小程度,在裂纹铲磨苹果醋中,合理选择方法:一方面,如果裂纹偏小,可使用磨削处理方法,针对雷文进行磨削处理之后,使比较规则的坡口有效形成,这样能够使焊接的质量得到有效保障。另一方面,如果裂纹偏大,则可使用碳弧气刨处理方法,特别是裂纹在很深的情况下,需实施多次吹割处理措施。此外,在气刨处理之后,有必要辞去砂轮做好相对应的磨削处理工作;考虑到过热诱发变形及裂纹加深等问题的出现,需确保碳弧气刨间断应用。

(7)在裂纹铲磨之前,需针对铲磨部位采取预热处理措施,将预热温度控制在≥100℃,同时通过电加热片两面加热的方法做好预热处理,如果裂纹面积偏小,在加热处理过程中可采取加热炬;基于温度符合标准要求的条件下,将待处理面的加热片去除,使背面加热片保留;在裂纹完全处理之后,通过100%PT进行验证,以此使裂纹处理的质量得到全面提升。

(8)在裂纹处理之后,需进行补焊处理,可使用GMAW方法,并通过多层多道焊接工艺,使每一层接头间错开15mm到30mm范围内;然后通过目视的方法在每焊一道过程中检查一次,倘若存在缺陷需及时进行清除及修补,进一步进行检查,避免后续处理存在缺陷;值得注意的是,每层焊接的厚度需维持在大约2mm,同时将焊道宽度维持在10mm范围内;此外,在补焊之后,需采取后热处理措施,并采取砂轮修磨补焊面,确保其光滑度符合转轮标准光滑度。

3.结语

综上所述,水泵水轮机转轮裂纹成因较多,包括:设计成因、制造成因以及运行成因等。因此,需确保设计的优化、制造的质量及运行的稳定性。进一步针对水泵水轮机转轮裂纹采取有针对性的处理措施,遵循上述提到的“合理选择焊接材料→严格监测裂纹→完全清除裂纹→加强补焊处理”的裂纹处理原则及流程。此外,根据实际工作经验,发现裂纹主要表现为贯穿性裂纹与非贯穿性裂纹两种,需采取相对应的处理措施,并在焊后处理进行打磨与探伤处理,利用100%PT联合100%UT方法进行检查,从而确保裂纹处理的质量,进一步提高水泵水轮机运行的可靠性及安全性。

参考文献

[1]庞希斌,彭硕群,祝加勇,蒋君操,杨恒,吴敏,宋太平,汤巍,何忠华.水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理[J].水电站机电技术,2019,42(02):51-54.

[2]李琪飞,刘萌萌,张震,张建勋,刘谦.水泵水轮机制动工况内流特性分析[J].兰州理工大学学报,2019,45(01):57-61.

[3]李琪飞,李光贤,李仁年,王仁本,陈雨.水泵水轮机在水轮机工况的导叶水力矩特性[J].排灌机械工程学报,2019,37(02):130-135.

[4]张飞,祝宝山,钟大林,李东阔.水轮机工况下的水泵水轮机静态稳定[J/OL].水力发电学报:1-8[2019-04-15].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2241.TV.20181214.1650.002.html.

[5]宁楠,赖喜德,李萍.短叶片低压边对水泵水轮机空化性能的影响[J/OL].水力发电学报:1-9[2019-04-15].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2241.TV.20181219.1125.002.html.

[6]严丽,邓磊.水泵水轮机暂态试验数据分析和处理方法探讨[J].水电与抽水蓄能,2018,4(06):70-74+49.

[7]李贵桃. 水泵水輪机转轮裂纹原因分析及处理[A]. 中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会.抽水蓄能电站工程建设文集2012[C].中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会:中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会,2012:3.

作者简介:许国荣(1997—)男,汉族,四川省凉山州,本科,研究方向:能源与动力工程。

余龙(1997—)男,彝族,四川省凉山州,本科,研究方向:能源与动力工程

袁正浩(1996—)男,汉族,四川省成都市,本科,研究方向:能源与动力工程

(作者单位:西华大学)

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