秦振偉

（東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司，四川 德陽 618000）

巴西杰瑞水電站雙層外操作油管制造質(zhì)量控制

秦振偉

（東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞水電站是世界上目前在建的單機(jī)容量最大及裝機(jī)臺(tái)數(shù)最多的貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。本文主要介紹杰瑞電站水輪機(jī)雙層外操作油管的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)及制造難點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了其制造過程的質(zhì)量控制要點(diǎn)，對(duì)封閉腔清潔度控制、封閉腔內(nèi)防護(hù)等關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述。

貫流式水輪機(jī)；雙層外操作油管；封閉腔；質(zhì)量控制

0 引言

杰瑞水電站位于巴西北部朗多尼亞州的馬德拉河上，馬德拉河是亞馬遜河的主要支流之一。杰瑞水電站將總共安裝50臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單臺(tái)機(jī)容量為75 MW，是目前世界上單機(jī)容量及總裝機(jī)容量最大的貫流式機(jī)組。其中左岸22臺(tái)機(jī)組為東方電機(jī)制造，本文介紹的是東方電機(jī)機(jī)組中制造難度非常大的雙層外操作油管的制造質(zhì)量控制。

杰瑞水電站雙層外操作油管一端連接在主軸支撐板上，另一端連接受油器轉(zhuǎn)軸，不僅是轉(zhuǎn)輪槳葉操作壓力油油路的一部分，同時(shí)還承擔(dān)著受油器轉(zhuǎn)軸支撐的作用。雙層外操作油管采用雙層管結(jié)構(gòu)，由法蘭A、法蘭B、外層油管和內(nèi)層油管組成，如圖1所示。

圖1 外操作油管A簡(jiǎn)圖

雙層外操作油管重約1 t，內(nèi)層油管和外層油管均采用20（L）的冷拔鋼管制成，法蘭A和法蘭B為Q235B鋼板加工制成。在外層油管與內(nèi)層油管之間的封閉腔，是轉(zhuǎn)輪槳葉操作壓力油油路，法蘭A和法蘭B上各開有16個(gè)Ф18過油孔，封閉腔通過過油孔與上下油路連接。由于封閉腔是壓力油油路，對(duì)清潔度要求非常高，而操作油管制造并未采用不銹鋼材料，因此制造過程中會(huì)出現(xiàn)內(nèi)腔銹蝕、內(nèi)腔無法有效清理等問題，本文詳細(xì)介紹了如何通過質(zhì)量控制手段來確保雙層外操作油管質(zhì)量合格。

1 質(zhì)量控制技術(shù)準(zhǔn)備

考慮到焊接前清理內(nèi)腔的問題，雙層外操作油管的制造工序安排如下：?jiǎn)渭铝稀⒓庸ぁㄌmA與外層油管焊接→法蘭B與內(nèi)層油管焊接→打磨焊縫并探傷→中間過程加工→噴砂清理表面→表面防護(hù)→焊前封閉腔清理檢查→過油孔使用螺塞封堵→組焊成整體→焊后內(nèi)窺鏡檢查封閉腔→打磨焊縫并探傷→壓力試驗(yàn)→封堵封閉腔并精加工→表面防護(hù)及包裝。使用這樣的工藝流程，可以在雙層外操作油管封閉腔焊接成整體前，對(duì)封閉腔進(jìn)行全面清理及防護(hù)，保證封閉腔的清潔。

除了工藝上的考慮外，還需要在質(zhì)量檢驗(yàn)上進(jìn)行控制。針對(duì)部件特點(diǎn)編制檢查試驗(yàn)計(jì)劃，在各個(gè)有質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)設(shè)置檢驗(yàn)點(diǎn)，并編制有針對(duì)性的檢驗(yàn)表格。

2 原材料質(zhì)量控制

在下料之前，必須嚴(yán)格檢查所需鋼管、鋼板、焊材的質(zhì)證書，確保所用材料與設(shè)計(jì)圖紙相符。并應(yīng)檢查鋼管、鋼板外觀，表面不能有裂紋、大面積銹坑、起皮等缺陷，材料尺寸應(yīng)符合材料標(biāo)準(zhǔn)中的驗(yàn)收準(zhǔn)則。

3 封閉腔焊接前質(zhì)量控制

材料下料之后，將進(jìn)行單件加工，主要是加工法蘭內(nèi)外圓，并加工焊接裝配用的止口以及焊接坡口，這些過程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較小，可以按照操作者自檢的方式進(jìn)行質(zhì)量控制。外層油管與法蘭A（下文簡(jiǎn)稱外A管）焊接時(shí)，需要嚴(yán)格按照WPS及焊接工藝規(guī)程進(jìn)行操作。由于封閉腔內(nèi)有表面防護(hù)要求，焊后不能進(jìn)行熱處理消除焊接應(yīng)力，只能在焊接時(shí)采取錘擊消應(yīng)的方法，因此需要對(duì)這一焊接過程進(jìn)行監(jiān)督控制，組織巡查人員不定時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作時(shí)需立即暫停焊接。內(nèi)層油管與法蘭B（下文簡(jiǎn)稱內(nèi)B管）的焊接也需要按此規(guī)則進(jìn)行質(zhì)量控制。

外A管焊后要對(duì)焊縫進(jìn)行打磨，使焊縫部位和油管、法蘭表面光滑過渡，避免后續(xù)使用時(shí)形成局部應(yīng)力集中。焊后需對(duì)外A管和內(nèi)B管的焊縫進(jìn)行超聲波探傷與磁粉探傷，由于焊縫無法清根焊透，超聲波探傷的考核深度應(yīng)加以考慮。

表面噴砂處理后需由專業(yè)檢查員對(duì)噴砂質(zhì)量進(jìn)行檢查，噴砂表面粗糙度要符合表面防護(hù)技術(shù)規(guī)范的要求，杰瑞項(xiàng)目雙層外操作油管在制造中采用的是SSPC標(biāo)準(zhǔn)中SSPC-SP10（Sa2.5）級(jí)要求，表面噴砂的質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)表面防護(hù)處理的質(zhì)量。噴砂后對(duì)外A管和內(nèi)B管進(jìn)行酸洗磷化處理，酸洗磷化處理會(huì)在工件表面形成一層磷化層，對(duì)防止銹蝕有一定作用，由于外A管和內(nèi)B管的管內(nèi)表面無法進(jìn)行有效的噴漆作業(yè)，因此這兩個(gè)表面的磷化層將作為最終的防護(hù)層，雙層外操作油管的其他非加工表面會(huì)進(jìn)行噴漆處理，以使防護(hù)效果達(dá)到最佳。在酸洗磷化的過程中，由于外A管和內(nèi)B管的焊縫都沒有清根焊透，在酸洗磷化后會(huì)有酸液積留于焊縫根部，需要在酸洗磷化后加溫到100℃并干燥一段時(shí)間，使酸液揮發(fā)掉，以免酸液流出破壞磷化層。酸洗磷化后的外A管見圖2。

圖2 酸洗磷化后的外A管

除管內(nèi)表面及需要加工的表面外，其余表面按防護(hù)技術(shù)規(guī)范要求涂漆，并檢查漆膜厚度應(yīng)符合要求，無論是經(jīng)磷化還是涂漆施工后，油管表面外觀應(yīng)均勻一致，不允許有針孔、流掛、桔皮、起皺、剝落、擦傷、磕碰、裂紋、波紋、加熱印記等缺陷。內(nèi)B管涂漆后照片見圖3。

圖3 涂漆后的內(nèi)B管

油管涂漆之后，即可進(jìn)行封閉腔組裝。將外A管與內(nèi)B管放置在平臺(tái)上，清理過油孔內(nèi)雜質(zhì)，然后用螺塞封堵過油孔。將內(nèi)B管法蘭朝下放置于平臺(tái)上，全面清理外表油漆面上的雜質(zhì)、漆瘤，磨掉焊接坡口附近的油漆。將外A管用起重機(jī)吊起，法蘭朝上，吊于適合的高度，全面清理管內(nèi)表面雜質(zhì)，并用強(qiáng)光源進(jìn)行目視檢查，清理干凈后，將外A管吊到內(nèi)B管上方，控制外A管緩慢下降，套到內(nèi)B管的止口上，期間要注意防止磕碰。組裝完畢后，取下一個(gè)過油孔螺塞，使用內(nèi)窺鏡檢查封閉腔，確認(rèn)封閉腔內(nèi)無異物雜質(zhì)后，回裝螺塞。如內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)異物，需將外A管吊出，再次進(jìn)行清理，清理后按上述步驟重新進(jìn)行組裝，并做內(nèi)窺鏡檢查。圖4是內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)磕碰后掉落漆皮的照片，這種情況下需對(duì)磕碰處進(jìn)行補(bǔ)漆后再組裝。上述檢查過程是控制封閉腔清潔度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要檢查人員全程跟蹤監(jiān)督，并做書面確認(rèn)后方可轉(zhuǎn)序進(jìn)行焊接。

圖4 內(nèi)窺鏡檢查封閉腔

4 封閉腔焊接過程質(zhì)量控制

封閉腔焊接與外A管、內(nèi)B管單件焊接的質(zhì)量控制要點(diǎn)基本相同，在此不再贅述。需要注意的有兩點(diǎn)，一是在組裝之前將焊縫附件的油漆磨掉，避免焊接時(shí)漆膜受熱脫落掉于封閉腔內(nèi)。另一點(diǎn)是，有一條焊縫位于內(nèi)管的管內(nèi)壁上，焊接時(shí)需制作一個(gè)防護(hù)裝置（如木塞加隔熱墊）堵在內(nèi)管中，防止焊接飛濺至內(nèi)管管壁深處無法清理。

5 封閉腔壓力試驗(yàn)過程質(zhì)量控制

封閉腔在焊縫打磨探傷并內(nèi)窺鏡復(fù)查清潔度后，將進(jìn)行油壓試驗(yàn)。油壓試驗(yàn)過程也伴隨著封閉腔污染的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要設(shè)置檢驗(yàn)點(diǎn)并加強(qiáng)質(zhì)量控制。由于制造廠內(nèi)的油壓試驗(yàn)用油一般都是反復(fù)使用的，油質(zhì)并不是很清潔，因此需在油泵出油口位置增加濾紙，以使進(jìn)入油管封閉腔的壓力油保持清潔。此外還應(yīng)檢查打壓用油管路是否清潔無雜質(zhì)，油壓接頭是否清理干凈。在油壓試驗(yàn)過程中，除了連接油壓接頭外的其余過油孔螺塞均應(yīng)擰緊，并且不得打開。油壓試驗(yàn)后，檢查雙層外操作油管是否有滲漏，排出試驗(yàn)用油，用內(nèi)窺鏡檢查封閉腔清潔度。如封閉腔清潔度合格，則裝上過油孔螺塞，并做標(biāo)識(shí)牌“工地安裝前不可打開螺塞”用以警示。

6 機(jī)械加工質(zhì)量控制

雙層外操作油管的內(nèi)管及外管上都焊接有工藝瓦架，作為加工時(shí)的支撐及加工裝焊止口的定位基準(zhǔn)。由于雙層外操作油管是轉(zhuǎn)動(dòng)軸系的一部分，因此對(duì)法蘭與油管的裝焊止口同軸度、法蘭定位止口與法蘭面垂直度、兩個(gè)法蘭定位止口的同軸度有很高的要求。在機(jī)械加工階段應(yīng)設(shè)置檢驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)雙層外操作油管的形位公差進(jìn)行重點(diǎn)檢查，并按圖紙要求檢查加工尺寸、粗糙度等質(zhì)量要素，形位公差打表檢查見圖5。在機(jī)械加工過程中，不允許打開過油孔螺塞，應(yīng)在開始加工前對(duì)機(jī)床操作者進(jìn)行培訓(xùn)，防止誤操作后異物進(jìn)入封閉腔。

7 防護(hù)及包裝質(zhì)量控制

圖5 檢查形位公差

雙層外操作油管在封閉腔焊接完成后，需要打磨焊縫進(jìn)行探傷，焊縫附近的油漆涂層會(huì)被打磨掉，此外在轉(zhuǎn)運(yùn)、油壓試驗(yàn)、機(jī)械加工過程中，都可能造成表面漆膜損傷。為了防止序間生銹，會(huì)在焊縫探傷后、油壓試驗(yàn)后這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)油漆進(jìn)行補(bǔ)涂。在外操作油管加工完成后，將對(duì)油管整體進(jìn)行一次清理、清洗，并在油漆面覆涂一層面漆，精加工表面覆涂一層RUVT-2C長(zhǎng)效防銹蠟，內(nèi)管內(nèi)壁涂FBT-4T薄層防銹油。防護(hù)完成后，應(yīng)設(shè)置檢驗(yàn)點(diǎn)，按照防護(hù)技術(shù)規(guī)范對(duì)防護(hù)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。防護(hù)檢驗(yàn)合格后，雙層外操作油管用鋁塑膜密封包裝，包裝內(nèi)置防腐劑及防銹劑，并可靠固定在帶有支撐的包裝木箱中，在檢驗(yàn)包裝質(zhì)量合格后封箱。由于杰瑞電站地處遙遠(yuǎn)的巴西，需要進(jìn)行長(zhǎng)途海運(yùn)，防護(hù)及包裝質(zhì)量合格才能保證長(zhǎng)途海運(yùn)中工件不被腐蝕。

8 結(jié)束語

杰瑞電站的22根雙層外操作油管生產(chǎn)制造已全部完成，經(jīng)過上述嚴(yán)格的質(zhì)量控制，每一根雙層外操作油管都達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)，且沒有產(chǎn)生報(bào)廢及返修的情況。從整個(gè)過程來看，保證封閉腔清潔度的關(guān)鍵點(diǎn)是封閉腔焊接之前的質(zhì)量控制，在焊接之前就要對(duì)封閉腔做好表面防護(hù)，并且保證清潔度合格后再進(jìn)行焊接，焊接后要隨時(shí)保持封閉狀態(tài)，避免污染。由于現(xiàn)在很多發(fā)電設(shè)備部件都有封閉腔、半封閉腔結(jié)構(gòu)，并且制造過程中經(jīng)常因?yàn)榉忾]腔有異物而造成返修、報(bào)廢，因此雙層外操作油管的制造質(zhì)量控制對(duì)帶有封閉腔結(jié)構(gòu)的部件制造具有一定的借鑒意義。

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：1672-5387（2017）03-0072-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.03.023

2016-09-02

秦振偉（1982-），男，工程師，從事水輪機(jī)質(zhì)檢技術(shù)工作。