巴西杰瑞水電站雙層外操作油管制造質量控制

秦振偉

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

巴西杰瑞水電站雙層外操作油管制造質量控制

秦振偉

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞水電站是世界上目前在建的單機容量最大及裝機臺數最多的貫流式水輪發電機組。本文主要介紹杰瑞電站水輪機雙層外操作油管的結構形式和特點及制造難點，重點介紹了其制造過程的質量控制要點，對封閉腔清潔度控制、封閉腔內防護等關鍵問題進行了較為詳細的敘述。

貫流式水輪機；雙層外操作油管；封閉腔；質量控制

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臺燈泡貫流式水輪發電機組，單臺機容量為75 MW，是目前世界上單機容量及總裝機容量最大的貫流式機組。其中左岸22臺機組為東方電機制造，本文介紹的是東方電機機組中制造難度非常大的雙層外操作油管的制造質量控制。

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軸，不僅是轉輪槳葉操作壓力油油路的一部分，同時還承擔著受油器轉軸支撐的作用。雙層外操作油管采用雙層管結構，由法蘭A、法蘭B、外層油管和內層油管組成，如圖1所示。

圖1 外操作油管A簡圖

雙層外操作油管重約1 t，內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。在外層油管與內層油管之間的封閉腔，是轉輪槳葉操作壓力油油路，法蘭A和法蘭B上各開有16個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，因此制造過程中會出現內腔銹蝕、內腔無法有效清理等問題，本文詳細介紹了如何通過質量控制手段來確保雙層外操作油管質量合格。

1 質量控制技術準備

考慮到焊接前清理內腔的問題，雙層外操作油管的制造工序安排如下：單件下料、加工→法蘭A與外層油管焊接→法蘭B與內層油管焊接→打磨焊縫并探傷→中間過程加工→噴砂清理表面→表面防護→焊前封閉腔清理檢查→過油孔使用螺塞封堵→組焊成整體→焊后內窺鏡檢查封閉腔→打磨焊縫并探傷→壓力試驗→封堵封閉腔并精加工→表面防護及包裝。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，對封閉腔進行全面清理及防護，保證封閉腔的清潔。

除了工藝上的考慮外，還需要在質量檢驗上進行控制。針對部件特點編制檢查試驗計劃，在各個有質量風險的環節設置檢驗點，并編制有針對性的檢驗表格。

2 原材料質量控制

在下料之前，必須嚴格檢查所需鋼管、鋼板、焊材的質證書，確保所用材料與設計圖紙相符。并應檢查鋼管、鋼板外觀，表面不能有裂紋、大面積銹坑、起皮等缺陷，材料尺寸應符合材料標準中的驗收準則。

3 封閉腔焊接前質量控制

材料下料之后，將進行單件加工，主要是加工法蘭內外圓，并加工焊接裝配用的止口以及焊接坡口，這些過程質量風險較小，可以按照操作者自檢的方式進行質量控制。外層油管與法蘭A（下文簡稱外A管）焊接時，需要嚴格按照WPS及焊接工藝規程進行操作。由于封閉腔內有表面防護要求，焊后不能進行熱處理消除焊接應力，只能在焊接時采取錘擊消應的方法，因此需要對這一焊接過程進行監督控制，組織巡查人員不定時檢查，發現違規操作時需立即暫停焊接。內層油管與法蘭B（下文簡稱內B管）的焊接也需要按此規則進行質量控制。

外A管焊后要對焊縫進行打磨，使焊縫部位和油管、法蘭表面光滑過渡，避免后續使用時形成局部應力集中。焊后需對外A管和內B管的焊縫進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加以考慮。

表面噴砂處理后需由專業檢查員對噴砂質量進行檢查，噴砂表面粗糙度要符合表面防護技術規范的要求，杰瑞項目雙層外操作油管在制造中采用的是SSPC標準中SSPC-SP10（Sa2.5）級要求，表面噴砂的質量關系到后續表面防護處理的質量。噴砂后對外A管和內B管進行酸洗磷化處理，酸洗磷化處理會在工件表面形成一層磷化層，對防止銹蝕有一定作用，由于外A管和內B管的管內表面無法進行有效的噴漆作業，因此這兩個表面的磷化層將作為最終的防護層，雙層外操作油管的其他非加工表面會進行噴漆處理，以使防護效果達到最佳。在酸洗磷化的過程中，由于外A管和內B管的焊縫都沒有清根焊透，在酸洗磷化后會有酸液積留于焊縫根部，需要在酸洗磷化后加溫到100℃并干燥一段時間，使酸液揮發掉，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

除管內表面及需要加工的表面外，其余表面按防護技術規范要求涂漆，并檢查漆膜厚度應符合要求，無論是經磷化還是涂漆施工后，油管表面外觀應均勻一致，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B管涂漆后照片見圖3。

圖3 涂漆后的內B管

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

圖4 內窺鏡檢查封閉腔

4 封閉腔焊接過程質量控制

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

5 封閉腔壓力試驗過程質量控制

封閉腔在焊縫打磨探傷并內窺鏡復查清潔度后，將進行油壓試驗。油壓試驗過程也伴隨著封閉腔污染的風險，因此需要設置檢驗點并加強質量控制。由于制造廠內的油壓試驗用油一般都是反復使用的，油質并不是很清潔，因此需在油泵出油口位置增加濾紙，以使進入油管封閉腔的壓力油保持清潔。此外還應檢查打壓用油管路是否清潔無雜質，油壓接頭是否清理干凈。在油壓試驗過程中，除了連接油壓接頭外的其余過油孔螺塞均應擰緊，并且不得打開。油壓試驗后，檢查雙層外操作油管是否有滲漏，排出試驗用油，用內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，并做標識牌“工地安裝前不可打開螺塞”用以警示。

6 機械加工質量控制

雙層外操作油管的內管及外管上都焊接有工藝瓦架，作為加工時的支撐及加工裝焊止口的定位基準。由于雙層外操作油管是轉動軸系的一部分，因此對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、兩個法蘭定位止口的同軸度有很高的要求。在機械加工階段應設置檢驗點，對雙層外操作油管的形位公差進行重點檢查，并按圖紙要求檢查加工尺寸、粗糙度等質量要素，形位公差打表檢查見圖5。在機械加工過程中，不允許打開過油孔螺塞，應在開始加工前對機床操作者進行培訓，防止誤操作后異物進入封閉腔。

7 防護及包裝質量控制

圖5 檢查形位公差

雙層外操作油管在封閉腔焊接完成后，需要打磨焊縫進行探傷，焊縫附近的油漆涂層會被打磨掉，此外在轉運、油壓試驗、機械加工過程中，都可能造成表面漆膜損傷。為了防止序間生銹，會在焊縫探傷后、油壓試驗后這兩個節點對油漆進行補涂。在外操作油管加工完成后，將對油管整體進行一次清理、清洗，并在油漆面覆涂一層面漆，精加工表面覆涂一層RUVT-2C長效防銹蠟，內管內壁涂FBT-4T薄層防銹油。防護完成后，應設置檢驗點，按照防護技術規范對防護質量進行檢驗。防護檢驗合格后，雙層外操作油管用鋁塑膜密封包裝，包裝內置防腐劑及防銹劑，并可靠固定在帶有支撐的包裝木箱中，在檢驗包裝質量合格后封箱。由于杰瑞電站地處遙遠的巴西，需要進行長途海運，防護及包裝質量合格才能保證長途海運中工件不被腐蝕。

8 結束語

杰瑞電站的22根雙層外操作油管生產制造已全部完成，經過上述嚴格的質量控制，每一根雙層外操作油管都達到了合格標準，且沒有產生報廢及返修的情況。從整個過程來看，保證封閉腔清潔度的關鍵點是封閉腔焊接之前的質量控制，在焊接之前就要對封閉腔做好表面防護，并且保證清潔度合格后再進行焊接，焊接后要隨時保持封閉狀態，避免污染。由于現在很多發電設備部件都有封閉腔、半封閉腔結構，并且制造過程中經常因為封閉腔有異物而造成返修、報廢，因此雙層外操作油管的制造質量控制對帶有封閉腔結構的部件制造具有一定的借鑒意義。

TV735

：B

：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，從事水輪機質檢技術工作。