杨东
（中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局）
摘要：巴基斯坦卡洛特水电站大舌板由东方电机有限公司提供，舌板厚度70mm，舌板段管节厚度为40mm，材质为W610CF，在现场进行舌板段管节装配和焊接。对蜗壳进口管节与大舌板之间可以进行使用划线、配割、装配、焊接及焊接后消氢等工艺作进行分析论述，重点研究论述大舌板段管节的配割和安装方式方法，后期对其他国家电站大舌板的现场施工装配和焊接技术提供学习借鉴。
关键词：管节 配割 安装 焊接
1概述
巴基斯坦卡洛特水电厂共4台单机容量180MW的机组。水轮机参数为：额定出力183 MW，额定水头65m，最大水头79.34m，额定流量310.88m3/s，额定转速100r/min，飞逸转速195r/min。1~4号机蜗壳大舌板和蜗壳尾部两节已焊接在分瓣座环上，由东方电机厂家提供。4台机组座环、蜗壳的组装、焊接、安装等均在现场完成。每台机蜗壳共38个管节，其中延伸段有7节，按从+X轴线出水边至上游进水边顺序依次编号-1~-7，-1管节出水边与机组+X轴线重合，C型管节与大舌板相贯；座环固定导叶、蜗壳水流中心线高程为382.5m。大舌板厚度为70mm，舌板段管节厚度为40mm，材质为W610CF材料。舌板最大外形尺寸为3237mm×2536mm（长×宽）。厂家以第1节作为定位节，为确保大舌板与蜗壳C型管接间的焊缝间隙和错牙在规定范围内，以现场测量实际数据对舌板段管节进行修割。
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图1 蜗壳管节分部图
2 工艺流程
以中心腰线标记点做延长线→将舌板延长度方向画等分线→划线放样→以腰线为中心线，上、下方向测量中心线至边缘距离→在蜗壳C管节上划出舌板相惯线并做样冲标记→画连贯线并切割、打磨→吊装→C型管节调整及安装→C管节环缝预热、焊接、消氢→C管节与舌板焊缝预热、焊接、消氢→焊缝打磨→无损检测。
3 施工方法
3.1 舌板段管节安装定位点测量及划分
座环安装完成后，采用全站仪将蜗壳水流中心高程382.5m（即腰线高程）测放在舌板上，核对厂内腰线高程标记点偏差，偏差较小时可直接采用该标记点分线延垂线方向测量中心线分别至上、下边缘各等分线距离；采用全站仪以座环X轴线（即1截面断面线）为基准“0”位点，分别测量-1、-2截面断面分界点在座环及舌板上，并在座环和舌板上用记号笔做好标记，分别以a、b、d标示，如图2所示。
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图2 蜗壳管节分布图
3.2 舌板等分线划分
根据图3、4舌板样式观察， c—d区域的弧度较大且较长；因此，本站在舌板段尺寸划分时，o—e区域的管节长度尺寸，按间距50mm，共划分32，等分e—p区域的管节长度尺寸，按间距100mm，共划分16等分。如图示4。
在实际划分中可以o、e、p任意位置开始做均分点，本次从o—e—p依次划分；在腰线op线上各段等分间距按顺序等分，并以“o”点为“1”延箭头方向依次编号标注，如：1、2····，在舌板上弧边侧吊垂线过中心线划分点位置，采用1m钢板尺做延长线，利用钢卷尺以腰线中心线分别测量至上弧形边和至下弧形边缘的距离。（根据测量数据绘制实际舌板图样，修正数据使其边线圆滑过渡，便于管节修割的准确性；设备制造弧段较好的就不必在做此步骤）
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3.3 C型管节串组及舌板连贯线绘制
按照设计图纸要求，以水流中心线（即中心腰线）点位基准点定位管节进行组装，组装管节时，管口水平及错牙控制在0~3mm范围内，压缝采用楔形压块初步定位即可。
在-1截面C型口处绷线固定牢固（也可用钢条），尽量减小下挠度；按图4测量C型口开度值，取中间值设为a点，并做标记。以a点采用线锤法吊垂线，以中心腰线过管中心点并与垂线相交绷延长线至c点，同时在管壁上测量管内壁至b点距离，（-2截面处）等距法做出与垂线相交的中心点，将该点与腰线中心线连线，复测-2截面处所测量的舌板数据，投放在管内壁相应位置，用粉线将水平两点连线；再将水平线和垂线重合处做交点。做线后如图5所示：a—b—c，采用卷尺测量法按图5将分点间距测放在该中心线上，并做标记，通过中心线上的等分标记将对应至上、下边缘的距离相对应的测放在管内壁上，最后将各点画相贯线连接，并用样冲做上钢记号，此时所做出的截面与舌板基本一致。
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3.4 C型管节相贯线坡口形式与修割
按照图纸要求，C管节相贯线处为不对称K50o型坡口（按1/3、2/3分），钝边为0~2mm，过流面约为1/3板厚坡口。由于舌板位于C管节与小头管节之间，且设计正缝处于非过流面侧，受空间和位置限制，不便于焊接作业和焊接质量保证。因此经与东电厂代讨论将坡口形式改为V型坡口，钝边2~4mm，在过流面焊接，非过流面清根。如图7所示。
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图7 舌板段C管节坡口修改后图样
按型坡口最大开度值，以舌板修割线为基准测放在管节内壁上，做出K型坡口修割边线，并打样冲标记。
C管节修割及坡口修割，为保证修割质量，推荐使用自动切割机延线进行切割，切割时不用预留二次修磨量。由于有些工地条件有限，采用手工切割时，切割的流线型和光滑度达不到要求，因此应预留3mm余量二次修磨量，切割完成后按舌板投影线打磨出流线型。以同样的方式修割K型坡口，坡口角度按设计要求允许±5o；按图4所示检查bc间C管节开度值大于座环最大开度值，若须修割以中心腰线为基准，两边均分修割；修割完成后将所有修割面打磨出金属光泽，且将开口内打磨出钝边；最后每间隔300~400mm检查其开口大于舌板尺寸4~6mm，也可在安装时根据实际情况进行修割。
3.5 舌板段管节安装
将C管节按挂装顺序采用3点吊装法吊至安装位置，缓慢靠近舌板，以上口边定位，调整手拉葫使管节中心腰线接近于安装高程（观察下口不咬边），在下过流面焊接拉紧器，允许下部内支撑临时割断，初步调整下口边与舌板下缘基本对正，对装过程中根据对接缝配合情况允许用火焰修割，调整中心腰线高程满足要求，检查与相邻管节（第1节进口边）周长基本相等，初步调整蜗壳相邻管节间的间隙、错牙；利用斜楔、压板、拉紧器等工具调整定位上C型边，调整上部环缝的错牙、间隙，并检查管节垂直度；调整下C型边与舌板下边缘定位，最后进行剩余环缝的调整；环缝压缝过程中，可根据压缝情况进行分段点焊固定，舌板部位用斜楔和压板调整后，可焊接拉板固定。
在前一管节对装完成后，吊装舌前部管节，此管节修割后为月牙形式，在管节将靠近舌板时，以从上游至下游方向移动管节，同时观察管节与舌板的接触情况，调整以手拉葫芦适当调整位置，使舌板缓慢套入切割管节开口内；其余安装方式同上。
4 舌板焊接
舌板是蜗壳进水段管节和蜗壳尾部管节之间的过渡连接板，该位置的焊接空间相对狭小，施工难度相对较大；应选用经相关考试合格，且有经验的焊工进行焊接。
焊接采用厂家提供的大西洋牌CHE62CFLH高强钢焊条，按照焊条使用说明书要求进行烘焙，焊接时焊条进行放置在通电的保温桶内，随取随用。。
舌板焊接工艺：
1）焊接参数控制：Φ3.2mm焊条电流为85～130A，电压19~23V；Φ4.0mm焊条电流120～180A，电压20~25V；焊道摆宽≤4倍焊条直径，采用多层、多道、分段、对称、退步的焊接方法进行焊接。
2）焊缝清理，采用砂轮机将焊缝坡口及周围50mm范围内打磨出金属光泽。
3）预热：用履带式电加热板预热待焊区域，使待焊区域环境温度可以达到不低于110℃预热要求，在整个系统焊接发展过程中不低于该预热温度数据进行不同保温焊接，在整个焊接过程中不低于该预热温度进行保温焊接。
4）为保证焊接质量，焊接前焊工应在焊接参数要求范围内采用同材质试板进行试焊、调整到合适的焊接电流。
5）纵、环缝定位焊在背缝间隔600mm左右分段定位焊接，长度100～150mm，深度20mm；定位焊后开始正缝焊接，为保证焊接质量和减小焊接应力，打底焊接和盖面焊接均采用Φ3.2mm焊条进行焊接，其余各层采用Φ4.0mm焊条进行焊接。中间层使用风铲，锤的方式消除应力处理。
6）堆焊处理：对于局部存在间隙大于4mm的焊缝，允许使用Φ3.2mm焊条延坡口边进行堆焊处理至合格范围，并安装要求将焊缝打磨干净。
7）舌板段管节上、下C形边为单边内V型坡口，钝边2~4mm。焊接时先进行过流面正缝的焊接，当焊接至管节板厚2/3时，进行背缝的清根和打磨自己处理，并进行背缝焊接，背缝焊接工作完成后再进行正缝焊接，直至全部焊接完成。
5 消氢处理
在每一条焊缝全部焊接完成后采用该加热片立即持续升温加热进行消氢处理，不得间断。根据厂家工艺指导书消氢温度为250~300℃，保温不低于4小时，在消氢过程中用红外线测温枪间隔1h测量一次温度，并记录。
6 无损探伤
根据东电厂家焊接工艺要求，所有焊缝均为Ⅰ类焊缝，消氢完成48h后，采用100%UT，100%MT/PT检查。
7 结语
舌板是座环和蜗壳的重要组成部件，此段蜗壳管节的对装和焊接是整个蜗壳安装中的重点和难点。中大型电站舌板段管节一般在现场进行配割后安装，根据舌板段位置各管节的布置形式，舌板焊缝的焊接应力较大；因此，须确保舌板段管节的装配间隙不宜过大和从堆焊方式来改善焊缝间隙和减少舌板焊缝应力。
经过卡洛特水电站4台机舌板管节的配割和装配质量结果，其各安装尺寸满足要求，管节修割后一次性配装合格，对装间隙80%控制在2~3mm范围，局部间断性间隙最大5mm间隙，各项尺寸配合和安装质量均满足要求，证明上述施工方法是可行的。
本文章主要阐述舌板段管节的配割施工方法，该方法与传统使用的铁皮制作样板模型的方法更为直观、简单，同时在资源和时间上有一定的节省。
作者简介：杨东（1983~）男?四川省南充市?本科?汉?工程师?研究方向：机电设备安装技术