摘要：对水电站金属蜗壳安装与焊接工艺进行了阐述与分析，希望能够从理论层面上为提高金属蜗壳安装与焊接工艺水平提供参考与借鉴，同时为推动水电站的建设与发展提供支持。
关键词：水电站；金属蜗壳；安装；焊接
引言：水电站发电机组的特点在于流量大、水头高，在大部分情况下，其水轮机组蜗壳都会选择金属材料。目前，在很多大型水电站中，金属蜗壳的应用非常广泛，其特点就在于具有较大的结构尺寸，重量重且钢板厚度较大。与此同时，金属蜗壳需要采用现场安装与焊接工艺，这结构参数决定了这项工作的难度较大。此外，金属蜗壳安装与焊接的质量要求也非常高，因此我们有必要针对水电站金属蜗壳的安装与焊接工作进行探讨与研究。
一、水电站金属蜗壳安装工艺分析
1 安装准备
在水电站金属蜗壳安装之前，首先要对蜗壳附件进行清理；摆放蜗壳并对支墩进行调整与加固；进行座环上下环施工平台搭设以及施工安全通道设置；对蜗壳焊接防雨棚进行制作；对施工设备进行布置，对蜗壳管节尺寸进行检查
2 吊装方法
蜗壳吊装应该对单元重量与安装位置予以考虑，合理设置起吊设备的距离、布置位置，并根据实际情况选择合适的管节吊装设备。确保现场拼装量与焊接工程量控制在合理范围内，优化现场蜗壳拼装工序。例如超过2个的管节可以焊接到一起然后进行吊装。如果蜗壳呈瓦块状，那么应该焊接后在进行吊装。
3 挂装原则与工序
蜗壳挂装应该遵循对称挂装的原则，如此可以使座环的稳定性得到提升，避免座环发生偏心问题。在挂装过程中，应该对座环中心与高程进行实时监测。关于挂装工序，首先应该对定位节进行挂装，然后以定位节与凑合节位置为依据，基于各定位节，按照单向或双向对其余各节进行以此挂装，最后进行凑合接的配割作业。
4 定位节安装
在定位节吊装之前，应该在坐标上下过渡板上标记定位节的两个截面位置，并将两块搭接板焊到蜗壳管节开口的上下部分。管节掉入机坑后，应该通过搭接板在座环上下的过渡板上挂好管节。如果两个截面的角度、倾斜度、中心以及高程等参数需要调整，则可以进行拉紧器的焊接或者采用千斤顶，确保截面参数与规定要求相符合，之后在座环上下过渡板上焊接搭接板，对蜗壳外支撑进行固定，并进行外拉筋的焊接，将管节底部打紧并对砌块进行调整。
5 其他管节安装
其他管节同样采用定位节的安装方法。首先在各管节进行搭接板的焊接，在管节完成吊装之后，通过拉紧器对焊缝间隙进行调整；基于对相邻管节周长差的检测结果，利用压缝器对焊缝错牙进行调整，确保其均匀性得到提升。环缝调整应该按照上、下蝶形进行，逐渐与腰线靠近。在管口高程与最远点半径调整至规定要求后，则进行定位焊。定位焊的起始位置为小坡口处，如此能够便于去除背缝清根；在进行定位焊前，还要按照要求通过火焰来预热待焊部位；定位焊焊接参数为：长度100mm、间距500mm、厚度1~2mm。
6 凑合节安装
待其他管节完成安装且完成环缝焊接后，即开始安装凑合节。凑合节安装应该从底部到上部，再到中间瓦块。每片瓦块完成配割后就可以进行压缝，如此可以保障后一片瓦块配割的准确性。在切割凑合节时，应该采用磁力切割器，并顺着切割线按照由内向外的顺序进行切割。在确定凑合节实际切割线时，应该在两侧管节上覆盖瓦块，通过压缝器进行压紧处理，并顺着相邻管节管口界面来划线，然后划出的线为基准，将实际切割线划出。
二、水电站金属蜗壳焊接工艺
通常来讲，蜗壳纵向与环向焊接缝都是用不对称X型坡口，其中上部为大坡口。一般情况下，蜗壳都是在挂装过程中就进行焊接作业的，在焊接前应该做好焊接工艺评定，在焊接中必须严格遵守规定参数要求。焊接作业人员也必须持证上岗。
目前，水电站金属蜗壳焊接主要采用手工电弧焊，究其原因，就在于施工现场比较复杂，难以使用一些自动化的焊接工艺，因此选择手工电弧焊具有较强的适用性。关于水电站金属蜗壳焊接工艺，具体阐述如下。
1 焊接材料
金属蜗壳焊接材料一般都是直接有生产厂家提供，根据工艺规范要求的不同，需要对焊接材料进行烘烤、保温等处理。在焊接过程中，焊材一般在保温桶中进行存放，需要使用时才取用。
2 焊接加热
在焊缝焊接杀时，如果板厚超过30mm，那么就要采取预热处理措施，根据工艺评定结果，预热温度大多在70~120℃的范围内；预热范围主要为焊缝两侧各3倍板厚位置，预热温度必须保持均匀。关于焊缝预热的方式，目前主要选择红外线履带式加热垫，在预热过程中在焊缝大坡口位置放置，并利用磁压板将其固定，通过电脑温控仪来实现预热温度的控制，预热温度监测则采用红外线测温仪和热电偶温度计等等。
在焊接过程中，应该按照150℃为标准，对各层间温度进行严格控制。焊接时应该做到温度控制的连续性，如果焊接中断或者完成焊接，那么就要按照170~200摄氏度进行后热去氢，2小时后将石棉覆盖到板上，直到其温度缓慢降到与环境温度相同为止。
3 焊接流程
金属蜗壳的焊接顺序为：定位节与两侧管节环缝焊接→非凑合节环缝环节→凑合节纵缝焊接→凑合节环缝焊接→凑合节封闭环缝焊接→上下蝶形边焊缝焊接。如果是单条焊缝，那么首先应该将主缝焊接到80%，然后进行背缝清根、打磨并进行PT探伤检测。之后将背缝焊接到80%后，将主缝焊接完成，最后将背缝焊接完成。为了给背缝清根提供便利，上下蝶形边焊接可以先对外侧非过水面部分进行焊接，然后从大坡口侧为起点焊接剩下的焊缝。
关于环缝焊接人员的配置，可以根据管节尺寸来确定焊工数量；其中环缝焊工最多为12名，纵缝焊工为1名，蝶形边焊工为8名，上下蝶形焊工各4名。针对焊接变形控制问题，在处理焊缝时应该按照分段退步焊的方式与多层多道的方式进行焊接作业。
4 焊缝打磨
在进行焊接作业前，应该在焊缝及其两侧20mm的位置打磨并清理掉铁锈与油脂，保证表面金属的光泽度。在完成清根后则要清除掉所有渗碳层。焊接作业完成后，则要按照余高0~1.5mm的标准对焊缝进行过渡打磨，为了确保水流阻力得到控制，在打磨蜗壳内部表面的焊缝时应该严格控制器平齐度。
三、结束语
总而言之，水电站金属蜗壳安装与焊接工艺受到多方面因素的影响，在具体实施过程中必然存在诸多问题。为了保障安装与焊接质量，就必须做好质量控制措施。具体来讲，水电站建设管理人员应该完善技术准备工作，加强技术交底，在实施安装焊接作业前做好设备检查，建立严格的制度与程序，提高作业的规范化水平，明确相关责任人的职责。在发现问题时应该在第一时间内进行处理。只有如此，才能够确保蜗壳安装与焊接工艺的作用得到发挥，为后期水电系统的正常运行奠定扎实的基础。
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