中国葛洲坝集团机电建设有限公司 四川成都 610000
摘要：本文主要介绍了白鹤滩HEC转子支架结构特点，焊接变形控制要点、转子支架焊接工艺。基于白鹤滩电站HEC转子支架焊接的实践经验，提出了改进控制转子支架变形的具体措施，可为大型电站转子支架焊接提供参考。
s白鹤滩；转子支架；焊接工艺
引言
白鹤滩电站HEC转子支架为斜元件转子支架结构，其直径为13540mm、高度为3910mm，由于尺寸巨大受运输条件限制，转子支架分为中心体与7个分瓣扇形体，分别运至现场进行组装与焊接，转子中心体与外环扇形体圆盘支架通过28条斜立筋连接，扇形体圆盘支架分为4层，分别为上层环板、中层环板、下层环板与制动环板组成，其中上、中、下层环板厚度、长度一致。由于转子为发电机组高速转动部分，因此转子支架焊接质量对机组的稳定运行具有重要意义。
一、转子支架焊接技术要求
1.1 验收标准
转子支架组装与焊接验收标准依据三峡集团《白鹤滩百万机组精品安装标准》与《白鹤滩水轮发电机HEC转子支架工地装焊工艺守则》制定见表1：
表1 转子支架焊接后验收数据
.png)
1.2 焊接技术要求
1.2.1 焊缝焊接时应采取对称、分段退步焊或分段跳焊、多层多道焊方法。分段长度，封底和填充层为350㎜—450㎜，盖面层可直通焊。每层焊缝厚度一般不超过5㎜；焊接线能量严格控制在≤45KJ/cm以内, Φ3.2焊条每次所焊焊缝长度不得小于45mm ,Φ4 焊条每次所焊焊缝长度不得小于65mm。每道焊缝焊前必须将上一道焊渣彻底清除干净，道间接头应错开30-50㎜。
1.2.2 由14名焊工在对称位置同时、同向、同速、同规范多道多层焊接。
1.2.3 采用碳弧气刨清根或清除焊接缺陷后，应用角向磨光机清理气刨表面和修磨刨槽，除去渗碳层。
1.2.4焊缝预热与层间温度：
（1) 转子支架纵缝厚度为40mm，预热温度为不低于50℃。
（2) 转子支架径向缝内圈厚度为100mm，预热温度不低于100℃。
（3) 转子支架径向缝外圈板厚为60mm，预热温度不低于80℃。
（4) 下闸板板厚为50mm，预热温度不低于50℃。
（5）焊接过程中层间温度不得低于预热温度且最高不高高于 260℃。
（6）转子支架焊接预热需做详细的记录，包括开始加热时间、加热时间、停止加热时间、加热温度等。
1.2.5降低并消除焊接应力：
焊接过程中除打底层、表层焊缝不进行锤击外，需要对其余各层焊缝逐层进行锤击,使用风铲，配头部约Φ6mm-7mm圆形铲头进行锤击，锤击至整条焊缝表面失去原有焊波关呈麻白色色状，以有效减少焊缝的残余应力。
二、焊接变形控制要点
2.1加固焊：
转子支架正式开始焊接前需要对各部分焊缝区进行加固焊，减小因为焊接所带来的变形。加固焊分把合块合缝处焊接、加强筋板焊接、加固点焊三个部分，焊接顺序的原则是产生变形量最少的部分最先焊接。
2.2斜立筋焊接：
斜立筋焊接需要控制焊缝角变形、径向收缩量、制动环板水平与高程，由于斜立筋受到转子支架外环扇形体圆盘支架向下的重力影响，因此需要加装加强筋板，在焊缝强度不足以抵消外部重力的情况下，起到控制变形的作用。加强筋板数量控制在400mm~500mm一块，过多安装加强筋板将影响到焊工操作、焊缝角变形控制，加强筋板的刨除时间应当根据焊缝角变形的实际变化确定。 斜立筋的焊接顺序直接影响制动环的水平与高程，白鹤滩HEC转子支架外环扇形体圆盘支架单瓣约重41T，斜立筋焊接收缩会承受到外环圆盘重力影响，会产生焊缝收缩不均、制动环水平超标等情况。
2.3径向缝焊接：
径向缝焊接是转子支架焊接中主要的变形发生阶段，相邻主力筋弦距、转子支架半径、制动环板水平都会随着径向缝的焊接持续收缩变形，在没有外力的屈服下，变形量将难以控制，因此需安装骑马板减小焊缝收缩量。焊接方向、顺序选择应以减小变形与释放内应力为出发点，从焊缝中段开始向两侧分段跳焊，方向从中心体一侧向外侧焊接，这样可以有效的减小变形与释放应力。
三、焊接工艺
根据转子支架焊接技术要求与转子支架焊接的实践经验，制定焊接工艺，工艺充分考虑到白鹤滩电站HEC百万机组的重量大、直径大、焊接量大的特点。
3.1加固焊
3.1.1 焊接过程
（1）拔合块焊接：先将转子支架焊缝上所有的拔合块分瓣组合处进行焊接，7名焊工对同步、对称焊接，每个拔合块最少焊接两个面，如拔合块内有垫板，应当将垫板点焊。
（2）加强筋板焊接：加强筋板安装为上环径向缝上每条缝均布4块（安装于小坡口侧），中环径向缝上每条缝均布5块，下环径向缝上每条缝5块。先焊接所有加强筋板单边，待焊缝冷却后，再焊接另一边，速度基本保持一致。
（3）转子支架定位点焊顺序：纵缝定位焊→中环板径向焊缝定位焊→上环板径向焊缝定位焊→下环板径向焊缝定位焊→挡风板定位焊→制动环径向焊缝定位焊。
3.2纵缝焊接
3.2.1 焊接过程
（1）由14名焊工按照侧腹板排列的相同间隔均布于各位置, 采取多层多道、分段跳、同时、同向并基本保持同进度、同规范进行施焊。
对于每条纵缝，将其在垂直方向等分为6等份，按分段退步施焊。
（3）先焊接大坡口至75%深度，然后在小坡口侧使用碳弧气刨进行清根并打磨去除渗碳层，做 MT 或 PT 探伤检查。
（4）每组纵缝完成75%深度正缝焊接后，开始焊接下一组纵缝的焊接。
（5）背缝确认无缺陷后焊接小坡口至50%坡口深度，最后，交替施焊两侧坡口，直至填满整个坡口。
3.3 径向缝焊接
3.3.1 焊接过程
（1）上环、中环、下环均按焊接顺序先焊接大坡口一侧，待背缝清根、探伤后再按焊接顺序焊接背缝。径向缝由14名焊工进行焊接，先焊接中环→上环→下环，同时、同向、同速、同规范进行施焊，先焊接位置为平焊。
（2）先焊接中环径向缝平焊至60%-80%深度，然后在小坡口侧使用碳弧气刨进行清根并打磨去除渗碳层，做 MT 或 PT 探伤检查。
再焊接上环径向缝平焊60%-80%深度，最后焊接下环径向缝平焊60%-80%深度。所有径向缝正缝均焊接完成60%-80%深度后，转入背缝仰焊的焊接。
（4）背缝仰焊依照中环→上环→下环的焊接顺序，在确认背缝清根无缺陷后焊接仰焊至50%坡口深度。最后交替施焊两侧坡口，直至填满整个坡口。
四、转子支架焊接完成各项数据
4.1转子支架半径收缩量（单位：mm）
.png)
4.2转子支架弦距收缩量（单位：mm）
.png)
4.3 转子支架制动板水平（单位：mm）
.png)
4.4 转子支架主力筋挂钩至转中心线尺寸（单位：mm）
.png)
5.总结
通过焊接工艺证实和焊接施工证实，焊接工艺的制定是正确合理的。
通过对已完成的转子支架焊后检验，预防变形的措施实用有效。
通过加强筋板的安装实践，完全防止了转子支架焊接半径大量收缩。