嶺澳核電汽輪發電機外機座冷卻器罩裝焊工藝

侯 勇，孫學杰

(四川職業技術學院，四川 德陽 618000)

嶺澳核電汽輪發電機外機座冷卻器罩裝焊工藝

侯 勇，孫學杰

(四川職業技術學院，四川 德陽 618000)

東方電機股份有限公司為確保嶺澳核電發電機外機座關鍵部件冷卻器罩的合格生產，從合同要求出發，結合企業實際情況，低成本、高質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。通過幾種備料成型方案的對比，最終選擇較為有效且經濟的方案。同時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。對與國外企業合作生產發電機產品在備料裝焊工藝創新方面有一定的指導意義。

嶺澳核電；外機座；冷卻器罩；裝焊工藝

0 前言

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

1 冷卻器罩結構和基本參數

大容量的汽輪發電機機座常設有冷卻器罩，其作用是采用冷卻氣體來冷卻定子、轉子繞組。1000MW級的嶺澳外機座具有四個直立式冷卻器罩。該冷卻器罩屬于水-氫-氫冷卻方式，是防爆受壓容器元件。其結構尺寸如圖1所示，具體技術參數如表1所示。

表1 冷卻器罩主要技術參數

該冷卻器罩分為兩節，由兩節組焊而成，材料16MnR，板厚65mm，尺寸較大。合同技術要求分兩節整體成型，然后拼焊對接，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。由于該產品整體尺寸較大(分節后，最大的單節尺寸為2 095)，其制造難點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 冷卻器罩結構示意

2 工藝方案

通過對產品的初步分析，制造難度在于：由于產品厚度大、單節尺寸大，要求成型設備能力較高，同時R180角度和相關精度難以達到設計技術要求。制造工藝的關鍵在于R180彎角的成型精度和兩節拼接后整體尺寸的精度。通過分析，擬定以下三種工藝方案。

(1)方案一，分兩節整體成型(R180分兩次壓制)。方案一是嚴格按照設計圖紙技術要求，分兩節整體成型，然后兩節組合焊接。

根據企業現有設備(800 t油壓機)能力，U型節只能采用兩次壓型的方式完成。對熱壓成型進行了圖形模擬，采用簡單壓膜，R180彎角分兩次壓出，但根據對熱壓成型空間尺寸模擬計算，在當壓制第二個R180彎角時，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，壓型時上模將發生失穩現象，且不計模具尺寸，其凈空高度已達1 912 mm，如圖2所示。現有設備800 t油壓機，其上壓板至壓機底面尺寸僅2 500 mm，工件母線長已經超過了800 t油壓機的上壓板尺寸。

通過熱壓模擬分析得出：無論從油壓機的噸位，還是模具設計及企業800 t油壓機開口高度和上壓板尺寸，均無法實現單節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，分兩節整體成型(R180分兩次壓制)。

方案二仍按照設計圖紙技術要求分兩節整體成型，兩節組合焊接。U型節采用整體壓型。中國二重3 000 t壓力機有整體壓型能力，待整體壓制成型后再進行拼接。但需要設計整體壓膜，設計和制造成本較高，中國二重報價48萬元(未含模具設計費用)，且交貨期較長。

(3)方案三，分四節單節成型。

方案三將原圖紙規定的兩節拼焊改為兩個單節分別壓制成型，分別組裝成U型節部件，最后將兩節組合焊接，如圖3所示。

圖3 冷卻器罩分段拼接

只需要設計簡單的壓膜就能夠滿足開口尺寸。成型成本約9萬元(含模具設計費用)，大大地節約了成本，同時生產周期也縮短。

從可行性、經濟性和生產周期等方面比較，第三種方案為優選方案。

3 工藝實施

3.1 熱壓成型

按照U型單節展開尺寸下料(以2 095節為例)，下料尺寸65 mm×2 200 mm×2 100 mm和65 mm× 1 600 mm×2 100 mm(預留對接坡口切割余量和外圓弧輪廓切割余量)。制作簡單的熱壓模，在800 t油壓機上單節熱壓成型。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。

圖4 單節熱壓成型

3.2 拼接

將兩單節對接部分用半自動切割機開X型坡口，坡口尺寸與圖1相同。在裝配平臺上裝配拼接縱縫，確保U型節開口尺寸1 605 mm，分多點測量，同時用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，先焊內側焊縫到1／2，然后吊轉翻身，外側清根并焊滿，然后內側焊滿，對接焊縫焊接順序如圖6所示。焊后整段焊縫進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度為2 095 mm和1935 mm兩個U型節。完成后將兩U型節在裝焊平臺上組裝，組裝時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型拼縫兩翼內側焊縫1／2，然后外側清根焊滿，再將兩翼內側焊滿，最后焊接U型底面內側1／2，其背面清根焊焊滿后，再將底面內側焊滿。組裝對接焊接順序如圖7所示。焊后整段焊縫磁粉和超聲波探傷。

圖6 對接焊縫焊接順序

圖6 組裝對接焊接順序

3.4 檢驗

裝焊后經檢驗，各項指標均能達到要求，某些技術指標還高于Alstom公司標準。冷卻器罩檢測結果如表2所示。

表2 冷卻器罩制作質量檢測

4 結論

東方電機股份有限公司從自身實際出發，通過分析尺寸大、技術要求較高的汽輪發電機外機座冷卻器罩的制造工藝性，制定了合理的裝焊工藝，彌補了設備能力不足的影響，為嶺澳外機座的生產解決了關鍵部分的難題，同時節約了資金。

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，四川德陽人，講師，碩士，主要從事焊接結構及工藝的研究工作。