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1、水轮机机组锥管修复方案一、概述1.1、磨损情况根据现场检测，2F机锥管损伤极为严重，锥管上部与座环连接处不锈钢段已被冲刷掉，背面的护板部分暴露，从锥管上部至锥管中部约1.9米高的范围内磨损严重，上部磨损严重程度较多，向下磨损逐步减少，但在锥管中部有多处较大沉坑，已将母材冲穿，进入门上部磨出1215MM深的倒角。1.2、方案选择若整体更换锥管，需要将二次混凝土完全打掉，由于锥管下部有四个支脚，四个搭检修平台的箱体，除需要将二期混凝土打全部打掉外必须将部分一期混凝土打掉，才能将锥管取出。新的锥管分为至少三瓣，在机坑内安装，拼焊，安装新的锥管后重新灌浆。由于空间限制一二期混凝土的去除和灌浆都极为困难
2、，修复周期很长；因此我公司推荐以焊接为主部分镶焊不锈钢板的修复方案，此方案只需要对混凝土少量处理，下图为座环及锥管示意图。箱体 支脚 1.3、方案简介 将锥管上段第一个环形筋板以上部分割除，用新的S135钢板镶焊。镶焊钢板分为6瓣，割除钢板时注意保护钢板背面的拉锚，镶焊时先预装，在背面有拉锚的位置开孔，镶焊后，在开孔处将锥管与原拉锚焊在一起，锥管其余部分参照1F机方案堆焊，打磨处理；中间磨损严重处，局部镶焊处理；最后在钻孔处及其它锥管与混凝土脱壳处灌浆处理。由于锥管上段背面有护板，不用处理混凝土即可将锥管第一个环形筋板以上部分割除，其余部分采用堆焊工艺。1.4、修复目标修复后锥管的厚度，圆度等
3、几何尺寸基本符合原图要求；整个修复的锥管按ASME标准探伤，无超标缺陷；修复过程中采用多种措施减少焊接应力产生，机组运行过程中不产生有害变形；通过灌浆使锥管与混凝土壁充分贴合，不会产生有害的振动。1.5、施工前的检测 为保证修复质量、制订确实可行的方案，施工前对锥管进行全面的测量；1.5.1中心测量 1)、采用吊钢琴线方式检查原锥管与机组中心线的偏差值及方位，为以后锥管镶焊，打磨提供基准。 2)、测量的基准为座环顶盖把合止口。1.5.2焊接部位和焊量的确定1)、锥管上部用25mm 厚的S135钢板镶焊。2）、在锥管下部1900 mm处，划出等高的环线，在环线上均匀划出12个点，用碳弧气刨吹出1
4、2个孔（要求将钢板吹透），测量此处的壁厚并记录，同样用12个25 mm长的焊条插入作为焊接厚度标识。3）、用线连接锥管上部和下部标识焊条，由于锥管的母线为直线，可以通过此方法确定锥管缺肉量，每隔100 mm测量需堆焊厚度并在测量处记录，按记录用不同厚度的螺母点焊在记录位置，作为堆焊厚度标记。二、锥管修复方案如下：2F锥管修复方案参照了1F的修复方案和1F锥管执行情况，根据自身损坏更严重的情况制订的，锥管的上端磨损极为严重，决定将锥管上端面起，约370mm（具 尺寸按实际情况定）高的环形锥管割掉，制作新的锥管并镶焊，锥管下段采用堆焊方案，锥管下段部分磨损严重，穿孔处，局部镶焊。2.1焊接材料根据
5、原图锥管设计材料为S135不锈钢板，由于此钢板为马氏体不锈钢，焊接性能较差，对预热、保温、焊接环境的湿度要求较高，大面积焊接后的应力较高，在机坑内采用与母材相同的焊料风险较大，根据多年焊接经验，我单位决定采用E309奥氏体不锈钢焊料，此种焊料的韧性高，焊接性能好，焊接应力较小，焊层的硬度小于母材，能够满足使用要求。2.1.1焊料：AWS A237、E309L 3.2mm或4.0mm不锈钢电焊条。ER309L 1.2mm不锈钢焊丝2.1.2手工电弧焊焊接工艺规范焊接方法电流极性焊条直径(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度cm/minSMAWDC-RP4.0120-18018-256-15
6、SMAWDC-RP3.280-14018-246-152.4.2.7气体保护焊焊接工艺规范焊接方法电流极性焊丝直径(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度cm/minGMAWDC-RP1.2140-30020-346-252.2修复过程2.2.1将锥管上部与座环连接处的不锈钢段冲掉的残余部分吹掉，高度约370 mm（在锥管第一个环筋之上）, 吹割时注意保护背面的护板和背面的拉锚。见下图：2.2.2装镶焊钢板1）、用S135不锈钢板圈制直径为2476的圆锥环，锥度按原锥管锥度，高度370mm，分割为6段，配割好钢板后，预制焊接坡口，坡口深度与钢板厚度一致，如下图：2）、装镶焊钢板并在背面有拉
7、锚处开孔，将镶焊钢板与护板开塞焊孔。3）、采用钢琴线吊中心，重新复检，镶焊钢板与原锥管中心的偏差，并调整合格。4)、镶焊钢板定位焊接，将与护板及余下的锥管的带环焊缝焊接，只焊接一层底层即可，立焊缝段焊牢固，塞焊孔满焊，与背面的拉锚满焊，重新复检镶焊钢板的几何尺寸，合格后进行后序。2.2.3上述工作完成后焊接锥管，2.2.3.1堆焊从上部分开始焊接，先不与镶焊钢板焊接。2.2.3.2按1.5.2条确定锥管的焊接量堆焊锥管,初步确定堆焊量从上部至下部高度约1.9米，堆焊从上部18mm过渡到6mm。2.2.3.3距镶焊钢上端0100mm、600700mm、距锥管最上端17001800mm先堆焊上、中
8、、下三个环形区域，每个区域100mm高。2.2.3.4铲磨堆焊区域并用圆弧样板和钢板尺检查锥管形状。2.2.3.5机组吊钢琴线，分别检查这三个堆焊铲磨后环带的中心是否满足要求，并通过测量三个环带的高度差和直径计算堆焊环带的锥度是否符合图纸要求。2.2.3.6三个环带合格后，对距锥管上平面1900mm范围内的锥管其余部分进行堆焊，距上平面15001700 mm范围按堆焊标记逐步过渡至3mm，确保锥管内壁光滑，其余部位可按标记和拉线方式确定堆焊量并堆焊，堆焊时注意保证铲磨余量。2.2.3.7吊钢琴线重新检查锥管的中心和尺寸并根据测量尺寸计算锥管锥度。2.2.3.8堆焊焊料采用E309 1.2的焊丝
9、，焊接规范见前述，焊接时采用防止变形及减少应力产生的方法，操作施工如退步焊接，分段焊接等方法，每焊一层要求用风铲清理。2.2.3.9预热90后，用ER309L 1.2焊丝或E309L3.2不锈钢电焊条进行多层窄道焊。焊前焊条必须按焊条使用说明书进行烘干，放入保温筒随用随取。除第一层和盖面层焊道外，其余焊层应用风铲进行锤击，以释放焊接应力，先试焊一段，测量焊接区域的温度应低于150C，当母材温度接近此温度时必须更换焊接位置，同一区域焊接时间小于20分钟，分段焊接可分为上下及圆围分段，分段距离尽可能长。2.2.3.10堆焊过程中，要经常敲击锥管，通过焊接前后的声音对比，检查锥管背面与混凝土贴合。2
10、.2.3.11焊接过程要求控制焊接速度，并用红外线测温仪检测温度，避免对混凝土产生影响。2.2.3.12对锥管部份母材冲刷穿透的部分用碳弧气刨吹割出圆孔，用S135钢板镶焊。2.2.3.13粗磨堆焊层，PT探伤。2.2.3.14补焊缺陷2.2.3.15通过锺击法检查，锥管与混凝土的贴合情况，如锥管背面脱壳严重，通钻孔检查确认脱壳程度。2.2.3.16粗磨堆焊层，PT探伤。2.2.3.17补焊缺陷2.2.3.18精磨铲磨堆焊区域并用圆弧样板和钢板尺检查锥管形状2.2.3.19重新进行PT探伤。2.2.3.20进入门上部磨出15mm深的倒角,需堆焊处理。1）用钢板尺寸靠在进入门处，与锥管段贴紧，检
11、查进入门上部磨损量。2）用与锥管相同的焊接材料和工艺焊接磨损部位。3）铲磨堆焊部位的周边。4）开关进入门检查进入门的灵活性及与锥管的间隙。5）铲磨堆焊部位。6）检查进入门与锥管的内锥面的一致性。7）对堆焊铲磨区域进行PT探伤。2.2.3.21焊接打磨焊缝。2.2.3.22对焊缝按ASME标准进行UT+PT探伤。2.2.3.23在机坑内搭好施工平台，并作好防火措施。2.2.3.24做好通风排烟措施。2.2.3.25准备补焊锥管下部分，2.2.3.26先将锥管清理，对锥管进行PT探伤，标注缺陷部位。2.2.3.27先用砂轮或碳弧气刨清理缺陷，用同样方式对深坑或拼焊缝缺陷进行清理。2.2.3.28补
12、焊和堆焊深坑，缺陷处。2.2.3.29焊前对堆焊区域进行加热，加热以去除水份为主，注意控制加热温度和时间，避免对锥管背面的混凝土产生影响。2.2.3.30锥管上部分焊接后，如座环修复工装及材料准备完后，可暂停施工，先修复座环，座环修复后再修复锥管，但修复座环前须将锥管圆锥环装焊好。2. 2.4镶焊圆锥环2.2.4.1先将镶焊锥环与背面护板上部吹出35mm焊接坡口，用E309L焊条将其焊在一起。2.2.4.2装座环下环板和座环锥面镶焊段(座环修复方案)。2.2.4.3用样板检查下环板的装焊位置，如下图2.2.4.4将吹割坡口打磨平整，在50mm范围内按ASME标准进行PT探伤。 2.2.4.5焊
13、接顺序1）将下环板与锥管镶钢板焊在一起。2）将锥管立焊缝满1）和2）步交替进行。3）下环板与座环锥面下部镶焊钢板焊在一起。4）检查锥镶焊钢板与锥管余下部分的打底焊缝，如有裂缝，将其吹掉。5）反复锺击镶焊钢板、下环板以消除应力。6）焊接锥镶焊钢板与锥管余下部分的焊缝。2.2.4.5焊接镶焊块，底层焊料采用A237，其余采用E309焊条，焊接时采用分段，锤击等方式减少焊接应力，防止变形。 2.2.4.6焊接打磨焊缝。2.2.4.7对焊缝按ASME标准进行UT+PT探伤。三、检验31、尺寸形状检验31.1用内径千分尺分段检查锥管内径并记录，允许尺寸大于设计尺寸（具体尺寸侍施工前测量后与业主协商）31
14、.2距锥管上平面间隔400分别制圆弧样板分段检查锥管的圆度。要求样板与母体的间隙小于2mm.31.3机组吊钢琴线，检查锥管中心，分上中下三段，分段测量8个点，并通过测量高度差计算锥管锥度。32、探伤全面对锥管进行着色和超声波探伤，标准按ASME进行。33、其它33.1用挠尺检查锥管的波浪度，要求符合通流部件标准。33.2通过锤击检查锥管与混凝土的贴合情况。四、结束 修复周期预计8595天，修复后基本能符合图纸，满足使用要求。2F机组座环修复方案一、概述座环锥面磨损严重，锥面与上下环板磨出两中环带深度1015mm，座环下环板几乎全部磨蚀深度超过2/3，座环与底环把合面的内圆被冲刷掉3040mm（
15、单边）如下图锥面锥面与下环板之间的磨损带锥面与上环板之间的磨损带二、方案简介 根据业主要求，座环要求基本恢复图纸尺寸，修复过程尽可能减少焊量，控制变形，座环修复主要分三个部分：2.1座环锥面及底环把合面内圆缺肉量较大，采用镶焊不锈钢圈方式。2.2锥面中间磨损较小采用局部焊接，上部磨损严重的环带补焊并加装不锈钢立圈。2.3座环锥面下部冲刷严重的环带采用堆焊方式，下环板整体切除重新下料镶焊三、修复目标修复后座环的几何尺寸基本符合原图要求；整个修复的焊缝按ASME标准探伤，无超标缺陷；修复过程中采用多种措施减少焊接应力产生，机组运行过程中不产生有害变形；通过灌浆使座环锥面及下环与混凝土壁充分贴合，不会产生有害的振动。四、
