[发明专利]轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹处理方法

说明书

所属领域

本发明涉及裂纹处理方法，特别是轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹处理方法。

背景技术

轴流转桨式水轮机，通过长时间的使用，叶片就会产生不同程度的裂纹。裂纹产生的原因主要包括以下方面：一是由于机组长期低负荷、超负荷或者在工况不好的振动区运行，使转轮叶片在交变应力作用下产生裂缝或者加剧了裂纹的发展；二是由于轴流式水轮机转轮叶片为悬臂受力，叶片变截面根部若无过渡圆弧或过渡量小时易产生应力集中而出现裂纹。机组运行中的悬臂转轮叶片根部应力集中，叶片所受的基本应力较高，加之各种载荷的联合作用时的动应力较大，叶片所受交变动应力加剧了材料疲劳，产生疲劳破坏，致使转轮叶片产生裂纹。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种在现场修复处理，周期短、费用低的轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹处理方法，转轮不吊出转轮室，在现场进行修复，用堆焊的方法有意加大叶片正面出水边一侧与根部法兰连接的过度圆角的“R”值；在裂纹的尾部钻止裂孔，并对不同的裂纹采用不同形状的坡口，按规定的工艺顺序预热、补焊和保温，它包括以下步骤：

(1)准备工作

(a)将叶片打至全开位置，同时对叶片的正、背面裂纹进行处理；

(b)搭设工作平台；

(c)拆下枢轴密封；

(d)将叶片与转轮室固定，同时在叶片与转轮体之间加适当支撑固定，减少叶片轴颈受力；

(2)裂纹的清除

(a)用PT探伤全面检查叶片轴颈部位正面和背面及出水边正面并作出明显标记；

(b)清除裂纹前在裂纹的纹尾部位打止延孔，钻止延孔的直径约为8mm，孔深比裂纹深度大4～6mm；

(c)裂纹的铲除采用碳弧气刨刨除，清除前对裂纹部位及附近200mm范围内用氧乙炔预热80℃～100℃，碳弧气刨方向应从止裂孔起向裂纹方向清除，直到裂纹清净为止，碳弧气刨必须间断使用；

(d)碳弧气刨时同时开出补焊坡口。

(e)缺陷彻底清除干净后，对坡口的表面渗碳氧化层用蘑菇头式砂轮机进行打磨；

(f)用PT探伤确认裂纹彻底清净后待补焊。

(3)焊接

(a)焊条使用前必须要在350℃温度下烘干2h，在100℃恒温下进行保温。

(b)在焊前对缺陷部位进行整体或局部预热，对转轮室环境温度整体加温至30～40℃，对补焊部位及附近200mm范围内采用氧乙炔焰局部预热，温升速度以8～10℃/h为宜，温度控制在80-120℃，预热温度达到要求后再恒温2～4h即可施焊。

(c)施焊采用薄层、分段、退步焊接技术；

(d)施焊过程中除底层及表面层外每层采用锤击法消除应力；

(e)补焊后立即用石棉布覆盖保温缓冷；

(4)清理、打磨

焊后清除焊渣、飞溅，用砂轮顺叶片型线修磨圆滑处理部位；

(5)PT探伤及检查

对处理部位及热影区进行“PT”探伤检查，合格后去除支撑，检查变形情况并打磨支撑点焊处至圆滑。

碳弧气刨时同时开出补焊坡口，坡口的形式主要根据裂纹情况、部位和铲除及施焊方便而定，凡未穿透的裂纹，深度在30mm以内的开“V”形坡口，深度在30mm以上的开“U”形坡口，靠近根部的采用“V”形坡口；凡穿透的裂纹，深度在40mm以内的开“X”形坡口，靠近根部的开“K”形坡口，厚度在40mm以上的需开“U”形坡口，靠近根部的开“K”形坡口，坡口根部修出适当圆角R。

焊接时施焊采用奥307及G232不锈钢焊条，焊条规格Φ3.2、Φ4，其中奥307不锈钢焊条用于底层和中间层，G232不锈钢焊条用于盖面和堆焊R部份。

施焊采用薄层、分段、退步焊接技术，长焊缝采取分段焊，每段长100～150mm，300mm以上不要化学采取分段退步焊，300mm以下可由中间向外焊，分段接头处应逐层搭接，正反而焊缝轮番施焊，对深度在40mm以上的坡口，应使用双侧镶边焊技术；对深度在40mm以下和靠叶片根部的坡口则可用单侧镶边焊技术，对穿透性裂纹应在其正面焊2--3道焊缝后再在其背面用风铲铲除坡口底部的焊瘤，待露出新的焊缝时再开始施焊，裂纹补焊中，底下几层用直径3.2mm的电焊条并在保证焊透的情况下尽量采用小电流和短电弧(一般2～2.5mm)，并控制层间温度不得大于120℃，施焊顺序应先补焊轴颈中部，再补焊出水边部位。