圓形互感器升高座焊接變形的原因分析及處理措施

■ 王仕寧，譚明志

關鍵字：法蘭盤；橢圓形；剛性；內應力

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電力變壓器中的互感器升高座，用來安裝電流互感器、二次引線及套管等零部件。升高座兩側為法蘭盤，中間為鋼板滾圓的筒體，筒體與筒體、筒體與法蘭盤均采用焊接的形式，如圖1、圖2所示。升高座通過兩側法蘭盤的孔與變壓器油箱、套管安裝到一起，如圖3、圖4所示。

圖1所示的L型升高座、圖2所示的直筒長圓形升高座在加工過程中時常出現變形問題，即筒體在焊接兩側的法蘭盤后，圓度出現變形，法蘭盤成橢圓形，出現無法安裝問題。

下面就互感器升高座的變形情況及產生原因進行介紹。

1. 升高座圓度變形的情況

升高座上的法蘭盤與筒體通過焊接方式連接在一起，焊接后測量法蘭盤的外徑尺寸及光孔分度圓直徑，存在互差較大法蘭盤變形的問題，類似于橢圓，形式如圖5所示。

圖 1

圖 2

圖3 變壓器箱蓋上連接的升高座

圖4 變壓器箱壁上連接的升高座

圖5 升高座變形后的法蘭

以外徑1500mm，內徑1320mm，厚度為25mm法蘭盤為例，焊接6mm厚的筒體，焊接完后法蘭盤內外徑和光孔分度圓直徑均發生變形，測量最大尺寸和最小尺寸的互差為10~20mm。

2. 升高座變形原因分析

根據升高座的變形情況對其焊接過程進行跟蹤，并測量升高座焊后法蘭盤尺寸，發現引起升高座變形的因素主要有以下幾點，具體如下。

（1）升高座直徑大，尤其是直徑＞1m以上，如果法蘭盤厚度薄、寬度窄，其自身剛性差對升高座的支撐作用就小，會導致焊后升高座剛性不足變形。

（2）不同直徑、不同長度的升高座應選用不同厚度的筒體壁厚，筒體鋼板的厚度越薄焊后產生的變形越大。

（3）對于大直徑L型升高座來說，筒體與筒體的馬蹄狀對接位置距離法蘭盤越近，焊后升高座產生橢圓的趨勢越大，原因為一端馬蹄形的筒體單件滾筒后即出現橢圓變形的趨勢，如果距離法蘭太近，變形趨勢未消除會連帶法蘭一起產生變形。

（4）對需要焊后使用鏜銑床等設備加工升高座兩端法蘭面、孔的，在加工前需用至少兩件的壓板等對升高座進行壓緊裝夾，壓板壓緊也會導致升高座變形，圓度不合格。

升高座變形有時不是焊后即刻出現，而是在一段時間后待內應力慢慢釋放后顯現。

3. 升高座變形的處理措施

根據升高座變形原因的分析，采用以下方法對預防變形的升高座進行矯正：

（1）火焰矯正法 首先測量升高座法蘭盤圓度最大互差值，確認變形量及變形部位。根據法蘭盤的變形情況，在升高座內徑最小位置的內部用絲杠或千斤頂等工具支撐，將升高座撐圓并在此基礎上再外撐一定尺寸（根據變形大小確定），然后利用焊槍對法蘭盤外側邊緣部位進行局部的線狀火焰加熱（見圖6），加熱部位為圓度超差最大和最小部位的一定范圍內，降溫后去掉絲杠或千斤頂。盡量不采取三角形加熱以免產生死彎變形，如需要采取三角形加熱，溫度不能過高、三角尺寸不能過大。

（2）敲擊振動法 對變形小一些的升高座可采取敲擊振動的方法進行矯正。敲擊振動法與火焰矯正法前期工作一樣，即確認變形量及變形部位，在升高座內部利用絲杠或千斤頂外撐一定尺寸；然后利用大錘輕敲擊法蘭厚度方向，敲擊部位為法蘭盤變形最大、最小位置的一定范圍內，通過敲擊振動釋放法蘭內部應力，達到矯正變形的目的。敲擊振動后不要立即去掉絲杠或千斤頂，待放置至少4h以后再去掉。

4. 升高座變形的預防措施

可采用如下措施預防升高座變形：

（1）對大直徑，尤其是直徑≥1m的升高座，法蘭盤環的寬度≥100mm、厚度＞25mm，筒體壁厚應為8~10mm；對直徑在0.7~1m的升高座，法蘭盤環的寬度≥80mm，厚度≥25mm，筒體壁厚為8mm；對于直徑＜0.7m的升高座，法蘭盤環寬度80mm，厚度＞20mm，筒體壁厚應為6~8mm。

（2）對L型升高座，加大法蘭盤與筒體和筒體對接焊縫的距離。

（3）對需要焊后使用鏜銑床等設備加工升高座兩端法蘭面、孔的，升高座焊接后內部用鋼管或絲杠進行支撐，然后再進行裝夾、加工（見圖7）。

圖6 火焰加熱矯正變形

圖7 內部加支撐

5. 結語

通過對升高座采取措施進行前期預防控制，有效保證了升高座的質量，滿足了互感器升高座與變壓器油箱、套管的裝配要求。