庄炳东
(漳州市南一水库管理局）
摘 要：本文针对结构件的特殊要求，分析了材质的焊接性，制定了合理的焊接工艺，运用低温不锈钢焊接技术，达到使用要求，本文对处理过程进行总结，可供同行参考。
关键词：振动；裂纹；变形；焊接工艺
一、简况
南一水电站隶属漳州市南一水库管理局，两台混流式立式机组于1993年6月投产，单机容量10000Kw，设计水头52m，单机引用流量为22.27m3/s。天津发电设备总厂设计制造，发电机型号为SF10000-16/3250，水轮机型号为HLA244-LJ-160，额定转速为375rpn。经过可行性论证，于1998年在7号机组上戴帽增容（即一台水轮机带主、副两台发电机），装机容量增加1000Kw，试运行期间出现机组振动过大，超过设计要求，停机检查发现，原因是主机组的上、下导轴承座与上、下机架之间的点固焊缝出现纵向裂纹。分析增容后的发电机转子比原来增高了两米多，发电机的转子惯性增大，加大了导轴承所受的径向力，导轴承座与机架之间的点固焊缝已达不到受力要求，解决方案是把导轴承座与机架之间的点固焊缝改为环焊缝，并适当增大焊缝厚度，使焊缝面积达到受力要求。
二、问题
主机组上、下机架环形主体的材料为铸钢，导轴承座是45号钢，两者材质可焊性差，淬硬性大。如何采取合理的焊接工艺以防止气孔、裂纹及夹渣等焊接缺陷的产生是问题的关键。按常规工艺进行施焊，为了保证合格的焊缝质量，大多数情况下，需要焊前预热和保持层间温度，以降低焊缝和热影响区的冷却速度，从而防止产生马氏体。同时焊接后需立即进行消除残余应力热处理，但由于本工作的机架是铸刚经焊接后强退火处理，再进行后续加工和焊接，且与其连接固定的基础件已就位无法更动，如把上、下机架进行焊前预热及焊后消除应力热处理，不仅工作构件大、现场条件不允许，且会使上下机架产生变形，无法与基础件紧密配合，因此在焊接工艺措施及焊接材料选择上都不能照搬常规，即：不能焊前预热和保持层间温度，焊后不能采取后热措施，在焊接材料的选择上不能采用中碳钢常用焊材。
三、焊接性分析：
由于工作的特殊性，在焊接时拟采用过渡层焊法，即在母材坡口表面，先用纯铁焊条堆焊一层过渡层金属，然后再选用奥氏体材料焊接。考虑母材和焊接金属材质在化学成分、金相组织和力学性能方面相差较大，焊接时引起一系列的困难，采取如下措施：
四、焊接工艺措施：
焊前措施：
1、正面焊缝用碳弧气刨在机架和导轴承座之间刨出U型坡口，以达到一定的焊缝厚度，又减少焊缝金属填充量；并用角向磨光机和软轴磨光机除去U型坡口表面的氧化皮，将影响焊接质量的凹凸不平处打磨平整；背面焊缝要将油、漆、垢、锈毛刺等清除干净。
2、焊条在使用前应按规定的烘干工艺烘干：酸性焊条应在75℃—150℃烘干1—2小时；A302焊条应在300℃—430℃烘干两小时。并要以保温筒盛装使用中的焊条，以防止在使用中重新吸潮。
3、焊接时采用机械吊装，使上、下机架的各焊接点从全位置焊变成平焊和角焊，降低焊工的劳动强度。焊接时采用对称施焊，焊好一个位置，再焊对称位置焊缝;同一位置同一层焊道采用左、右、上、下顺序焊接。焊接过程中，应采用裹敷堵塞等措施保护导轴承座的螺孔，避免螺牙损伤。Z后打磨正面焊缝余高。
实际操作：
1、正面焊缝层用E4310焊条以小电流、低焊速单道焊接；以后各层用A302焊条以比碳钢焊条小10‐20%(即以20–30倍焊条直径)的电流焊接，并采用直流反接，焊接速度要尽量快，采用多层多道焊，不得做横向摆动，以减小横向收缩，以利于防止裂纹产生；采用短弧焊接以减少合金元素的烧损，使焊缝不致因过热而使奥氏体晶粒粗大，减小裂纹倾向；Z后在焊缝表面堆焊退火焊道，这样起到了消除焊接应力的作用，同时使焊缝具有了较良好的塑性，进一步保证不产生冷热裂纹。
2、背面焊接因焊缝在构件内腔，开坡口有一定的难度，采用不开坡口直接施焊，焊两层，层用E4310焊条过渡焊，第二层用E302直接盖面。
结束语：
2号机经上述方法焊接处理后，上、下机架与基础件能够紧密配合，组装后机组振动幅度达到设计要求，随后1号机增容时亦采用了2号机焊接紧固方法处理，试机运行机组振动幅度也达到设计要求。两台机组增容后运行至今已6–7年，振动幅度一直在设计范围内，期间曾停机检查焊缝，表面无发现裂纹。机组运行状况良好，取得了很好的经济效益。
［参考文献］
[1]《焊工培训教材》编写组.焊工培训教材[M].北京：水利电力出版社，（1988）.
[2] 中国机械工程学会焊接学会 编.接焊接手册（第二卷） [Z] . 北京：机械工业出版社，（1992）
[3]何康生. 异重金属焊[M].北京：机械工业出版社，（1986）.
作者简介：庄炳东（1969--），男，福建南靖人，高级焊工，从事电站设备检修工作。
