[发明专利]一种冲击式转轮精焊方法及结构

说明书

本发明公开了一种冲击式转轮精焊方法及结构，方法包括以下步骤：a.找出转轮应力较低区域，结合锻造厂的制造能力和经济性对比，绘制出圆盘和水斗的焊接分界线；b.单独锻造生产圆盘和各个水斗，并完成圆盘和各个水斗粗加工；c.在水斗和圆盘的拼接处设置单边U型坡口，坡口位于水斗正压侧；d.将水斗正压侧朝上处于水平位置，对水斗和圆盘拼接处坡口进行焊接；e.将水斗的负压侧朝上处于水平位置，对水斗和圆盘焊接处清根打磨形成底部焊接槽，并对焊缝进行探伤；f.对水斗负压侧进行焊接，将底部焊接槽填满；g.进行整体去应力热处理，探伤合格后进行精加工。本发明旨在提供一种降低锻造难度、满足目前锻造设备制造能力要求的冲击式转轮精焊方法及结构。

技术领域

本发明属于水轮机领域，尤其涉及一种冲击式转轮精焊方法及结构。

背景技术

冲击式转轮受交变应力幅值较大，容易产生疲劳破坏，历史上多个电站铸造水斗出现断斗事故。现阶段冲击机组转轮的主要生产方式为锻造加数控加工成型，这种加工方式基本没有材料缺陷，电站运行反馈良好，已是现在冲击转轮生产的主要方式。

转轮材料为不锈钢材质，锻造阻抗太大，国内最大锻造业绩锻件毛坯重量不到40吨，直径不超过4米。目前国内最大冲击式水轮机的单机容量为十几万千瓦，对应转轮最大直径不到4米，可满足现阶段机组生产要求。然而，随着技术的发展和国内电站的需求，急需冲击机组单机扩展到百万千瓦级别，对应整锻毛坯重量将达到200多吨，直径达到6米以上。目前国内最大自由锻压机（18500吨压力机）理论最大不锈钢锻件生产能力为100吨，产品实际需求已经远远超过设备制造能力。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种降低锻造难度、满足目前锻造设备制造能力要求的冲击式转轮精焊方法及结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种冲击式转轮精焊方法，包括以下步骤：

a.找出转轮应力较低的区域，结合锻造厂的制造能力和经济性对比，绘制出圆盘和水斗的焊接分界线；

b. 单独锻造生产圆盘和各个水斗，并完成圆盘和各个水斗的粗加工；

c. 在水斗和圆盘的拼接处设置单边U型坡口，坡口位于水斗的正压侧；

d. 将水斗正压侧朝上处于水平位置，对水斗和圆盘拼接处的坡口进行焊接；

e. 将水斗的负压侧朝上处于水平位置，对水斗和圆盘焊接处清根打磨形成底部焊接槽，并对焊缝进行探伤；

f. 对水斗的负压侧进行焊接，将底部焊接槽填满；

g. 进行整体去应力热处理，探伤合格后进行精加工。

现有技术中，对于百万千瓦级别转轮，如果转轮整一个进行锻造成型，整锻毛坯重量将达到200多吨，而将转轮分成圆盘和水斗两部分，之后再将圆盘部分和水斗部分进行焊接固定，锻造圆盘可以减少到80多吨，大大降低了转轮的锻造难度，符合目前锻造设备的制造能力要求。如果转轮整锻成型，转轮的水斗以及水斗根部加工较为不便，整锻转轮锻件毛坯和最终成型转轮的质量比接近3，造成了较大的材料浪费，而采用精焊结构，减小了圆盘的锻造直径和高度，可有效较少圆盘高度方向材料的浪费及避免水斗间材料的浪费，降低加工难度同时节约材料使用。同时，由于水斗部分单独锻造和粗加工，水斗与圆盘的锻造和粗加工可同时进行，降低了加工设备要求，精焊结构转轮较整锻转轮的制造成本低且工期缩短。

作为优选，步骤a中，对转轮进行有限元计算，根据计算结果找出应力较低的区域。冲击转轮的高应力区主要集中在水斗根部，焊缝的位置结合水斗有限元计算结果，布置在低应力区，有效保证水斗根部的强度。