低合金钢水轮机叶片堆焊修复技术优化方案

水电站水轮机过流部位的部件（转轮、导水叶、座环等）运行时，在含泥沙量多的河流中以磨损破坏为主，而在清水、含泥沙量少的河流或水库容量很大的电站中，这些部件以汽蚀破坏为主。某些情况下汽蚀及磨损两种破坏形式同时存在。

水轮机检修时须对叶片汽蚀和磨损部位进行修复，叶片的材质一般为普通低合金钢，可采用焊条电弧堆焊的方法修复水轮机叶片，以恢复发电机组的正常运行。

1.焊条的选用

根据水轮机叶片不同的损坏形式，焊条的选用见表4-5。

表4-5 低合金钢水轮机叶片修复用焊条

施焊前，酸性药皮焊条应在100～150℃烘干1～2h，碱性药皮焊条应在300～400℃烘干2h。

2.焊前准备

1）用磁性探伤法检查水轮机转子和叶片是否有裂纹。如有裂纹，在裂纹最宽处钻直径7～10mm的孔以检查裂纹深度。再在裂纹两端钻直径3～5mm的止裂孔，孔的深度应比裂纹深度深2mm，以防止裂纹扩展。然后用碳弧气刨将裂纹处开成65°坡口。

2）拉线检查汽蚀附近有无凹凸点，如有，画圈标明。对于凹凸点，在处理裂纹后，用碳弧气刨去除或手动砂轮磨平，达到要求高度。

3）堆焊过程应在保温棚内进行，棚内温度应在30℃以上。在无裂纹的情况下棚内温度15～20℃即可，但须防止冷空气对流。若焊接修复中出现裂纹，须局部预热到90℃以上。(www.xing528.com)

4）堆焊前根据汽蚀和磨损的不同情况进行清理。当汽蚀和磨损面积较大，而且深浅不规则时，先用碳弧气刨进行粗略清理，然后再用手动砂轮仔细打磨。应注意将边角处打磨成圆角，以免堆焊时产生应力集中。也可以沿汽蚀区边缘开出一条半径为5～10mm的半圆形沟槽，堆焊时先焊满沟槽再堆焊其他部分。对汽蚀区不做任何清理，用E4315或E5015焊条打底堆焊，在一定条件下也可取得较好的效果。

5）沿下环圆周轴向和径向各装3个千分表，上环径向装4个千分表，在法兰盘轴向内装4个千分表。测量上、下环的圆度情况，作为堆焊过程中测量、调整和控制变形的依据。在叶片与叶片之间分4点测量叶片的开口度。

3.堆焊过程

叶片汽蚀和磨损区深度在15mm以内，应先打底焊，深度在4mm以内可直接进行表面堆焊。为保证堆焊层的性能，耐汽蚀或耐磨的堆焊层最好堆焊2～3层以上。

堆焊过程中应注意防止变形。最好连续堆焊完成，每班2或4名焊工，对称交错进行堆焊。叶片堆焊时温度不宜过高，一般以在背面可以手摸为准。对于面积较大的堆焊区，采用分块交错的顺序堆焊，如图4-14所示。每一分块堆焊面积以70mm×100mm左右为宜。对于个别又深又长的堆焊区，应采用镶板焊接。对裂纹采用由内向外分段焊法，每段焊道长度100～150mm。一般先焊汽蚀和磨损较严重的区域，再焊其他区域。

多层堆焊时相邻堆焊层的焊道方向最好交错成一定角度。外表层的焊道方向应尽量为顺水流方向。操作中应直线运条，采用小电流、短弧堆焊。焊道应重叠1/3～1/2宽度。为获得平整的堆焊表面，堆焊完一层后再清渣；为便于操作，可将工件

图4-14 叶片大面积堆焊区分块交错堆焊顺序

放在爬坡的位置。平焊位置堆焊时电流要稍大些。堆焊过程中，应随时检查千分表并通过堆焊顺序控制变形。一般轴径向变形要求在0.2mm以内，叶片开口度偏差在2mm以内。堆焊层应留1～2mm高度余量，最后磨光。