侯 勇，孫學(xué)杰

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000)

嶺澳核電汽輪發(fā)電機(jī)外機(jī)座冷卻器罩裝焊工藝

侯 勇，孫學(xué)杰

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000)

東方電機(jī)股份有限公司為確保嶺澳核電發(fā)電機(jī)外機(jī)座關(guān)鍵部件冷卻器罩的合格生產(chǎn)，從合同要求出發(fā)，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，低成本、高質(zhì)量地完成了冷卻器罩制造。冷卻器罩尺寸大，精度要求高，按合同要求一次成型難度大。通過(guò)幾種備料成型方案的對(duì)比，最終選擇較為有效且經(jīng)濟(jì)的方案。同時(shí)制定合理的裝焊工藝，確保成型尺寸，最終控制了焊接變形，確保合同尺寸要求。對(duì)與國(guó)外企業(yè)合作生產(chǎn)發(fā)電機(jī)產(chǎn)品在備料裝焊工藝創(chuàng)新方面有一定的指導(dǎo)意義。

嶺澳核電；外機(jī)座；冷卻器罩；裝焊工藝

0 前言

機(jī)座是汽輪發(fā)電機(jī)上外形最大的固定部分，1 000 MW嶺澳核電外機(jī)座是東方電機(jī)股份有限公司首次與法國(guó)Alstom公司分包合作生產(chǎn)的項(xiàng)目之一。該機(jī)座是至今世界上所生產(chǎn)的尺寸最大的外機(jī)座之一，精度要求高，焊接難度大。冷卻器罩是該機(jī)座最重要的零部件之一，尺寸大，技術(shù)要求高。

1 冷卻器罩結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)

大容量的汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座常設(shè)有冷卻器罩，其作用是采用冷卻氣體來(lái)冷卻定子、轉(zhuǎn)子繞組。1000MW級(jí)的嶺澳外機(jī)座具有四個(gè)直立式冷卻器罩。該冷卻器罩屬于水-氫-氫冷卻方式，是防爆受壓容器元件。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示，具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 冷卻器罩主要技術(shù)參數(shù)

該冷卻器罩分為兩節(jié)，由兩節(jié)組焊而成，材料16MnR，板厚65mm，尺寸較大。合同技術(shù)要求分兩節(jié)整體成型，然后拼焊對(duì)接，彎角部分角尺差小于6 mm，彎角部分母線旁彎小于6 mm，制造精度要求高，成型制造難度大。由于該產(chǎn)品整體尺寸較大(分節(jié)后，最大的單節(jié)尺寸為2 095)，其制造難點(diǎn)在于整體成型后彎角部分尺寸和母線旁彎制造精度難以保證。

圖1 冷卻器罩結(jié)構(gòu)示意

2 工藝方案

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的初步分析，制造難度在于：由于產(chǎn)品厚度大、單節(jié)尺寸大，要求成型設(shè)備能力較高，同時(shí)R180角度和相關(guān)精度難以達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。制造工藝的關(guān)鍵在于R180彎角的成型精度和兩節(jié)拼接后整體尺寸的精度。通過(guò)分析，擬定以下三種工藝方案。

(1)方案一，分兩節(jié)整體成型(R180分兩次壓制)。方案一是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)要求，分兩節(jié)整體成型，然后兩節(jié)組合焊接。

根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備(800 t油壓機(jī))能力，U型節(jié)只能采用兩次壓型的方式完成。對(duì)熱壓成型進(jìn)行了圖形模擬，采用簡(jiǎn)單壓膜，R180彎角分兩次壓出，但根據(jù)對(duì)熱壓成型空間尺寸模擬計(jì)算，在當(dāng)壓制第二個(gè)R180彎角時(shí)，罩板上端距壓力中心線僅為357 mm，上模尺寸將限制工件尺寸到位；若減小上模橫向尺寸，壓型時(shí)上模將發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，且不計(jì)模具尺寸，其凈空高度已達(dá)1 912 mm，如圖2所示?，F(xiàn)有設(shè)備800 t油壓機(jī)，其上壓板至壓機(jī)底面尺寸僅2 500 mm，工件母線長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)了800 t油壓機(jī)的上壓板尺寸。

通過(guò)熱壓模擬分析得出：無(wú)論從油壓機(jī)的噸位，還是模具設(shè)計(jì)及企業(yè)800 t油壓機(jī)開(kāi)口高度和上壓板尺寸，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)單節(jié)冷卻器罩的兩次熱壓成型，該方案顯然不可行。

圖2 壓型空間示意

(2)方案二，分兩節(jié)整體成型(R180分兩次壓制)。

方案二仍按照設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)要求分兩節(jié)整體成型，兩節(jié)組合焊接。U型節(jié)采用整體壓型。中國(guó)二重3 000 t壓力機(jī)有整體壓型能力，待整體壓制成型后再進(jìn)行拼接。但需要設(shè)計(jì)整體壓膜，設(shè)計(jì)和制造成本較高，中國(guó)二重報(bào)價(jià)48萬(wàn)元(未含模具設(shè)計(jì)費(fèi)用)，且交貨期較長(zhǎng)。

(3)方案三，分四節(jié)單節(jié)成型。

方案三將原圖紙規(guī)定的兩節(jié)拼焊改為兩個(gè)單節(jié)分別壓制成型，分別組裝成U型節(jié)部件，最后將兩節(jié)組合焊接，如圖3所示。

圖3 冷卻器罩分段拼接

只需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的壓膜就能夠滿足開(kāi)口尺寸。成型成本約9萬(wàn)元(含模具設(shè)計(jì)費(fèi)用)，大大地節(jié)約了成本，同時(shí)生產(chǎn)周期也縮短。

從可行性、經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)周期等方面比較，第三種方案為優(yōu)選方案。

3 工藝實(shí)施

3.1 熱壓成型

按照U型單節(jié)展開(kāi)尺寸下料(以2 095節(jié)為例)，下料尺寸65 mm×2 200 mm×2 100 mm和65 mm× 1 600 mm×2 100 mm(預(yù)留對(duì)接坡口切割余量和外圓弧輪廓切割余量)。制作簡(jiǎn)單的熱壓模，在800 t油壓機(jī)上單節(jié)熱壓成型。成型后需用R180樣板檢查，間隙偏差小于2 mm，垂直度誤差在6 mm內(nèi)。

圖4 單節(jié)熱壓成型

3.2 拼接

將兩單節(jié)對(duì)接部分用半自動(dòng)切割機(jī)開(kāi)X型坡口，坡口尺寸與圖1相同。在裝配平臺(tái)上裝配拼接縱縫，確保U型節(jié)開(kāi)口尺寸1 605 mm，分多點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)用60 mm×60 mm方鋼做工藝支撐固定，以保證定位精度。用平尺保證底面平面度，誤差小于1 mm。為了減小焊接變形，在坡口兩端可搭接馬形鐵支撐，如圖5所示。

圖5 U型單節(jié)裝配

采用CO2氣保焊，焊接材料H08Mn2Si(φ 1.2mm)，焊接電壓38V，焊接電流280A。為了有效控制變形，先焊內(nèi)側(cè)焊縫到1／2，然后吊轉(zhuǎn)翻身，外側(cè)清根并焊滿，然后內(nèi)側(cè)焊滿，對(duì)接焊縫焊接順序如圖6所示。焊后整段焊縫進(jìn)行磁粉和超聲波探傷。

3.3 組裝

按照上述方法分別制造出長(zhǎng)度為2 095 mm和1935 mm兩個(gè)U型節(jié)。完成后將兩U型節(jié)在裝焊平臺(tái)上組裝，組裝時(shí)要保證整體高度尺寸4 030 mm，使用平尺保證兩底面和兩翼的平面度，最后用馬形鐵支撐。采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接材料H08Mn2Si (φ 1.2mm)焊接電壓38V，焊接電流280A。為了有效控制變形，先焊U型拼縫兩翼內(nèi)側(cè)焊縫1／2，然后外側(cè)清根焊滿，再將兩翼內(nèi)側(cè)焊滿，最后焊接U型底面內(nèi)側(cè)1／2，其背面清根焊焊滿后，再將底面內(nèi)側(cè)焊滿。組裝對(duì)接焊接順序如圖7所示。焊后整段焊縫磁粉和超聲波探傷。

圖6 對(duì)接焊縫焊接順序

圖6 組裝對(duì)接焊接順序

3.4 檢驗(yàn)

裝焊后經(jīng)檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到要求，某些技術(shù)指標(biāo)還高于Alstom公司標(biāo)準(zhǔn)。冷卻器罩檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 冷卻器罩制作質(zhì)量檢測(cè)

4 結(jié)論

東方電機(jī)股份有限公司從自身實(shí)際出發(fā)，通過(guò)分析尺寸大、技術(shù)要求較高的汽輪發(fā)電機(jī)外機(jī)座冷卻器罩的制造工藝性，制定了合理的裝焊工藝，彌補(bǔ)了設(shè)備能力不足的影響，為嶺澳外機(jī)座的生產(chǎn)解決了關(guān)鍵部分的難題，同時(shí)節(jié)約了資金。

Study on assembly and welding process for base cooler cover of Ling'ao nuclear power turbine generator

HOU Yong，SUN Xue-jie
(Sichuan Engineering Techenical College，Deyang 618000，China)

In order to ensure the base cooler cover manufactured with high quality，which was the key components of Ling Ao nuclear power generator base made in Dongfang Electrical Machinery Co.，Ltd.，cooler cover would be manufactured with high quality and expensively according to demand of contract，cooler cover was large size and high precision required.Forming of cooler cover at one time was difficult.Through comparing of several projects，the final choice of forming programs was more effective and economical.Making a process of assembly and welding，we ensured shape size aand decreased welding distortion.It would be certain significance that generators were co-product with foreign enterprises in process of preparation and assembly.

ling Ao nuclear power；the base；cooler cover；process of welding and assembly

TG457.5

B

1001-2303(2011)05-0084-03

2010-12-30

侯 勇(1971—)，男，四川德陽(yáng)人，講師，碩士，主要從事焊接結(jié)構(gòu)及工藝的研究工作。