水轮机转轮裂纹的焊接修复
水轮机转轮叶片裂纹分析及处理
水轮机转轮叶片裂纹分析及处理 马庆增，阚伟民 (广东省电力试验研究所，广东广州510600) 摘要：水轮机转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全经济运行。通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹金属无损探伤的常用处理方法和一般工艺。 关键词：水轮机；转轮叶片；应力；有限元；裂纹 水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生，对机组安全运行构成很大威胁，也给电厂带来极大的经济损失，因此，分析裂纹产生原因，并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查，对及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。 1裂纹产生原因分析 1.1应力集中 采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，按第三强度理论计算的相当应力沿叶片周边的分布见图1。从图1可以看出，转轮叶片存在四个高应力区，他们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内［1］。 1.2铸造缺陷及焊接缺陷 铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大，在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。铸焊结构的转轮，若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接，在焊缝及热影响区也会出现裂纹(见图2)。
1.3原设计问题 转轮叶片与上冠、下环间的过渡R角设计较小，引起应力集中。 1.4运行上的原因 长期低负荷、超负荷或在震动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。 2裂纹无损探伤检查 在大修时对转轮进行无损探伤检查，及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。严重的裂纹等缺陷用肉眼和放大镜外观检查即可发现，但较细小的缺陷和内部的缺陷必须用无损探伤检查。常用的无损检测方法有以下几种：磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆、射线检测等。裂纹易于产生的应力集中部位，如叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、叶片
焊接技术及自动化毕业设计---ZG270-500焊接性及裂纹修补
专科生毕业设计 题目：ZG270-500焊接性及裂纹修补专业年级： 08级焊接技术及自动化 完成时间：2011年5月25日
专科生毕业设计（论文）任务书
ZG270-500的焊接性及焊缝裂纹修补 摘要 ZG270-500的碳当量约为0.45%，从碳当量上看焊接性尚可。但由于其制作是通过铸造而来，其显微组织和性能有别于普通的碳素结构钢，铸锭的组织中存在裂纹、偏析等缺陷，使焊接过程比普通碳钢复杂一些，尤其是焊接裂纹和偏析在焊缝及热影响区中极易出现。本文针对ZG270-500焊接时长出现的缺陷，从其成分和显微组织进行分析，最后总结出一套完整的焊接参数和焊接工艺。另外真对已出现的裂纹根据前面焊接性的分析，整理出一套裂纹的修补工艺提。 关键词ZG270-500；焊接性；裂纹补焊
目录 摘要...... .................................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 第2章ZG270-500的焊接性分析 (2) 2.1 ZG270-500成分与焊接性 (2) 2.1.1 ZG270-500和ZG275-485H的成分 (2) 2.1.2 ZG270-500、ZG275-485H及Q345的力学性能 (2) 2.1.3 ZG270-500焊接性分析 (2) 2.2 ZG270-500的组织与焊接性 (3) 2.2.1 铸锭的组织 (3) 2.2.2 ZG270-500的焊接性分析 (4) 第3章ZG270-500焊接接头的组成及缺陷 (5) 3.1 焊接接头的组成 (5) 3.2 ZG270-500的熔合区 (5) 3.3 ZG270-500的热影响区 (5) 3.4 焊接接头的常见裂纹 (6) 3.4.1 焊接热裂纹 (6) 3.4.2 焊接冷裂纹 (6) 第4章ZG270-500的焊接工艺 (7) 4.1 焊接方法的选择 (7) 4.2 焊接材料的选择及保存 (7) 4.3 焊接参数的选择 (7) 4.4 坡口清理 (8) 4.5 焊前预热 (8) 4.6 层间温度 (8) 4.7 焊接操作注意事项 (9) 4.8 焊后热处理 (9) 第5章ZG270-500焊接接头裂纹的修补 (10) 5.1 裂纹的确认 (10) 5.2 裂纹的清除 (10) 5.3 坡口的清理 (10) 5.4 焊接方法及焊接材料的选择 (10) 5.5 焊接操作 (11) 5.6 焊后热处理 (12)
笔记本电脑外壳裂缝修复剂的制作技术
本技术公开了一种笔记本电脑外壳裂缝修复剂，涉及电脑外壳技术领域，有如下原料组分制成：乙烯醋酸共聚体、组合剂、薄荷提取物、矿物油、没食子酸丙脂、透明质酸、茶多酚、改性环氧酚醛复配树脂、阿拉伯胶、叶蜡石、蒎烯、月桂烯、醋酸溶液、苦荞麦黄铜、花生油、β葡聚糖、蔗糖乙酸酯异丁酸酯、活性白土、高枝化聚乙烯亚胺、二甲基二氯硅烷、十二烷基四聚甘油酯、棕榈酸异丙酯、1,2戊二醇；本技术所制备笔记本电脑外壳裂缝修复剂选用材料安全无毒，对环境、电脑外壳无污染，品质优良、粘合裂缝牢固坚实、使用持久、不腐蚀电脑外壳、使用残留痕迹少，修复剂不会变色，不变形、不影响外壳美观。 权利要求书 1.一种笔记本电脑外壳裂缝修复剂，其特征在于，有如下重量份数的原料制成： 乙烯-醋酸共聚体2-36份、组合剂2-34份、薄荷提取物3-19份、矿物油2-59份、没食子酸丙脂2-37份、透明质酸3-18份、茶多酚2-18份、改性环氧-酚醛复配树脂2-23份、阿拉伯胶2-17份、叶蜡石2-21份、蒎烯5-60份、月桂烯4-50份、醋酸溶液2-23份、苦荞麦黄铜2-16份、花生油3-34份、β-葡聚糖3-16份、蔗糖乙酸酯异丁酸酯1-6份、活性白土0.5-5份、高枝化聚乙烯亚胺1-9份、二甲基二氯硅烷0.5-7份、十二烷基四聚甘油酯0.5-3份、棕榈酸异丙酯2-9份、1,2-戊二醇1-5份。 2.根据权利要求1所述的笔记本电脑外壳裂缝修复剂，其特征在于：所述组合剂组成包括：水杨酸1-6份、甲酸钠2-13份、哈拉宗2-11份、过氧化苯甲酰2-16份、溴化十二烷基吡啶2-17份、甜杏仁油2-16份、薄荷提取物3-19份、大蒜提取物2-9份、壳聚糖1-23份、超支化季铵盐1-19份、乙醇2-30份；其制备方法为：称取2-17份溴化十二烷基吡啶置于1-6份无水乙醇中，蒸馏水为95:5(V/V)的溶液中，超声2h，加入2-16份过氧化苯甲酰，40-80℃下反应20-80min，用无水乙醇离心洗涤3-6次，然后烘干得改性溴化十二烷基吡啶；称取2-13份甲酸钠、哈拉宗2-11份、甜杏仁油2-16份、薄荷提取物3-19份，置于盛有蒸馏水的三角烧瓶中，加入过量PH为3-6的盐酸，经磁力搅拌器搅拌至生成沉淀为止；将溶液进行抽滤，保留其中的沉淀物，并用蒸馏水反复洗涤沉淀物，至洗液中呈中性为止，然后将得到沉淀放置在真空烘箱中
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(正式)
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3394-86 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分 析及处理(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1机组参数 白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,是“一厂两坝三站”的大型水力发电厂,也是东北电网中最大的水电厂,在电网中担负调峰、调频和事故备用。该厂总装机容量1700ＭＷ,其中白山右岸电站900ＭＷ(3×300ＭＷ),白山左岸电站600ＭＷ(2×300ＭＷ),红石电站200ＭＷ(4×50ＭＷ)。红石电站发电机组为立轴半伞式,水轮机转轮叶片材质是ＺＧｏＣｒ13Ｎｉ4Ｍｏ,型号为ＺＤ190-ＬＨ-600。其参数为:最高水头256ｍ;最低水头228ｍ;额定转速1071ｒ/ｍｉｎ;额定功率5155ＭＷ;设计水头233ｍ;设计流量251ｍ3/ｓ;飞逸转速240ｒ/ｍｉｎ;吸出高度-4ｍ;最高效率91%;叶片安放角8°;叶片数5;水轮机转速上升率50%;蜗壳
铸铁壳体裂纹快速修复方法
铸铁壳体裂纹快速修复 众所周知，铸铁件性脆且铸造过程中易产生气孔，在长期的震动和冲击下，易造成应力集中，导致壳体开裂。 一、裂纹位置及情况 某化工有限公司热电厂汽机车间12000汽轮机低压油动机，裂纹在壳体拐角处法兰附近。 设备名称：低压油动机； 设备材质：铸铁HT250； 损坏形式：壳体裂纹； 介质：液压油； 裂纹情况：非常严重； 裂纹长度：150mm； 最高压力：1.1MPa； 工作温度：50-60℃； 设备价值：3~4万元人民币。 该设备属于液压设备，在工作过程中承受较大的压力及振动力。由于设备材质为铸铁，铸造过程中难免存在不易发现的铸造缺陷，加上长时间满负荷运行，在壳体的薄弱部位极容易出现砂眼渗漏或裂纹渗漏，使设备无法正常工作，液压油的泄漏同时给现场工作环境造成极大的安全隐患，严重威胁企业的安全连续化生产。 在出现此类问题后，企业没有及时有效的解决手段，由于铸铁的焊接性能非常差，加上液压设备的密封性要求较高，传统的焊补工艺根本无法实现修复。而现场一般没有此类设备的备品备件，购买更换需要大量的停机时间。 福世蓝2211F高分子金属修复材料优良的机械性能及良好的粘接力、耐压性，使得该问题得以有效解决。施工过程简单快速可满足现场施工之要求，并可延长设备使用寿命、提高生产率。 二、2211F高分子金属修复材料施工工艺 根据现场情况，我们建议企业先用电焊把裂纹上下连接，焊接几个点用于加强壳体结构力。找到裂纹的终点位置，在终点处打4.2mm止裂孔防止裂纹的进一步延伸。用磨光机沿裂纹打磨干净，向两边扩展3cm 打磨。用无水乙醇清洗干净后调和2211F高分子金属修复材料配合901加强带对裂纹进行修复治理。
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施 应尧
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施应尧 摘要：要想保证水利工程安全，应对可以影响其安全的因素进行分析。在水利 工程中水轮机的使用时间过长或是其它不利情况会导致其出现裂缝，从而阻碍水 轮机组的正常运行，甚至会导致安全事故的出现，给水利工程带来一定的经济损失。所以要想有效的解决水轮机裂缝问题应找出其中的原因并制定出防治裂缝的 方案，在此基础上提升水轮机转轮的工作效率与使用寿命。 关键词：水轮机；转轮叶片裂纹；产生原因；解决措施 1叶片裂纹产生原因 1.1受力分析 转浆式水轮机与混流式水轮机有一定的区别，混流式水轮机在进行叶片固定时，主要是由上冠与下环来进行固定的，所以没有办法根据水流与相关工作情况 进行调节，这样就需要做好工作流程运行设计工作，如果设计工作出现问题会出 现破坏、无撞击进口以及反向出口条件不佳的情况，会改变水流的方向与水流量，最终使水轮机叶片尾处以及微端水管内部会产生移动旋涡，移动旋涡轮流会出现 交变力，交变力的产生会对水轮机的叶片产生冲击并出现共振效应，强烈的振动 最终会造成叶片裂纹。 1.2工作超负荷 由于水电站工作强度相对较大，所以很多工作人员为了提升水轮机的工作效率，常常会超出工作范围，时间长了转轮机的承受时间会超出其本身的承载力， 这也给叶片带来一定的损伤，并导致安全隐患。在对水轮机进行设计时应对其所 处环境进行深刻的了解，由于地域不同水流情况也有所区别，叶片也会在水的应 力下产生变化，当叶片的最大受力点处于出水口与下环间的连接位置时，其受力 相对较弱，在压力长期作用下会导致叶片出现开裂的情况。由于水轮机在使用过 程中难免会因操作流程不符合标准而产生问题与损伤，焊接位置由于受到水流的 长期冲击会产生轻微的变形与气缝。在水轮机生产制作的过程中会因为一些操作 不精准而导致叶片受损，工作操作强度过高会导致叶片出现裂纹，再加之各部分 零件在连接时不精准，叶片会因水流冲击引起滑动，长时间后会因为其不稳定而 产生裂纹。 2解决水轮机转轮叶片裂缝的措施 2.1保证选型的准确性 水电站在选择水轮机型号时应与实际情况相结合，同时将导致叶片裂缝的原 因进行深入的分析，同时对吸出高度、额定转速以及额定处理等相关参数进行计算，在此基础上合理的选择机型。选择正确的机型可以有效的提升其使用寿命并 可以确保其运营的稳定性。此外，当在水压的作用下叶片所产生的振动频率与涡 列间产生共振，这样也会超出叶片的负荷导致裂纹。 2.2对设计进行进一步的优化 相关的设计单位在进行设计时，首先应对水轮机的整体运行效率进行综合性 的考虑；其次，应对压力没动现象进行考虑；第三，在保证水轮机刚度符合要求 的基础上对静强度要求进考量，以此来避免共振的产生；第四，可以适当的增加 叶片的厚度与叶片上冠与下环的焊接弧度，并尽可能的避免应力的集中，同时， 还应有效的避免共振区的出现，以此来避免叶片裂缝情况的发生。 2.3有效的控制水轮机的制造质量 在完成转轮组装后还应根据相关要求完成焊接工作，焊接工作结束后应对焊
水轮机转轮叶片的制造
水轮机转轮叶片的制造 2007年06月22日星期五10:05 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。 关键词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造———砂轮铲磨——立体样板检测—的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业向着先进制造技术发展奠定基础。 " 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干涉碰撞发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面，大可编写一个.*/0程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型，如 %图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型，并缝合成实体。 叶片加工工艺规划： 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣，
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 水轮机转轮，尤其是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象，在世界各地普遍存在。国外的例子有埃及的阿斯旺高坝、美国的大古力700 MW机，俄罗斯的布拉茨克等。国内有岩滩、李家峡、小浪底、五强溪、二滩等大型水电站，在投运后水轮机转轮都不同程度的出现了裂纹。转轮裂纹严重影响电站的安全运行和经济效益，引起人们的极大关注。 1转轮裂纹的产生原因 转轮为什么会产生裂纹，人们对此做过许多研究，不时地提出一些假设。笔者把转轮裂纹分为规律性裂纹和非规律性裂纹两类。规律性裂纹是指不同叶片上的裂纹具有大体一致的规律，所有叶片都开裂，裂纹的部位和走向也大致相同。非规律性裂纹或者只在个别叶片上发生，或者不同叶片上裂纹的部位、走向和其他特征各不相同。其产生的一般原因分述如下。 1.1规律性裂纹 失效分析结果表明-绝大多数规律性裂纹是疲劳裂纹，断口呈现明显的贝壳纹。叶片疲劳来源于作用其上的交变载荷，而交变载荷又由转轮的水力自激振动引发，这可能是卡门涡列、水力弹性振动或水压力脉动所诱发。 1.1.1卡门涡列 (1)黄坛口水电站1958年投运的4台HL310-LJ-230水轮机，运行不久转轮叶片出水边根部即发生总计67条裂纹。后来查明，在某些水头下，当机组出力在5～8 MW时，叶片出水边卡门涡列频率与叶片自振频率耦合而引起共振，动应力急剧增加，使叶片疲劳开裂。采取修整叶片出水边厚度和形状，提高卡门涡列频率，避开了共振，转轮安全运行多年，再没有发生问题。(2)小浪底水电站水头范围68～141 m,额定出力306 MW。水轮机转轮上冠和下环为13.5不锈钢铸件，叶片由13.5不锈钢热模压后数控加工，再用309 L奥氏体不锈钢焊丝焊成整体。由于是异种钢焊接，转轮焊后不进行消除应力处理。为适应电站水头变幅大和多泥沙的运行条件，水轮机供应商采取了低比转速，小的出口直径(D 2／D 1＝0.88),较大的导叶相对高度(b 0／D 1＝ 0.236),肥大的叶片头部，较厚的叶片出水边(δ=38 mm),喷涂碳化钨和设置筒形阀等技术措施。结果在机组停机过程中，当导叶全关后，由于叶片出水边太厚，转轮中再循环水流所感生的卡门涡与叶片一、二阶弯曲自振频率耦合发生共振，引起巨大动应力并伴生异常声响。在机组大负荷工况下，叶片后的卡门涡列与叶片高阶(五阶)自振频率耦合而引发水轮机固定部件的振动和噪音，
焊接裂纹的分析与处理
焊接裂纹的分析与处理 我们在厂修车体、车架、转向架构架时经常会遇到焊缝或母材的裂纹。我们已经讲过裂纹的判断，判断出裂纹以后就需要对裂纹进行处理。如果我们在处理之前对裂纹没有一个准确的分析，就不可能制定出最佳的处理方案。因此必须要对裂纹进行认真的分折。 根据焊接生产中采用的钢材和结构类型不同，可能遇到各种裂纹，裂纹多产生在焊缝上，如焊缝上的纵向裂，焊缝上的横向裂。也可以产生在焊缝两侧的热影响区，焊缝热影响区的纵向裂，焊接影响的横向裂纹，焊接热影响区的焊缝贯穿裂纹，有时产生在金属表面，有时产生在金属内部，如焊缝根部裂、焊趾裂，有的裂纹用肉眼可以看到，有的则必须借助显微镜才能发现，有的裂纹焊后立即出现，有的则是放置或运行一段时间之后才出现。 1.焊缝裂纹的分类 根据裂纹的本质和特征，可分为五种类型：即热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹。 1.1热裂纹 热裂纹是在高温情况下产生的，而且是沿奥氏体晶界开裂，就目前的理解，把裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹三类。（1）结晶裂纹—结晶裂纹的形成期，是在焊缝结晶过程中且温度处在固相线附近的高温阶段，即处于焊缝金属的凝固末期固液共存阶段，由于凝固金属收缩时残存液相不足，致使沿晶开裂，故称结晶裂
纹，由于这种裂纹是在焊缝金属凝固过程中产生的，所以也称为凝固裂纹。 结晶裂纹的特征：存在的部位主要在焊缝上，也有少量的在热影响区，最常见的是沿焊缝中心长度方向上开裂，即纵向裂，断口有较明显的氧化色，表面无光泽，也是结晶裂纹在高温下形成的一个特征。（2）液化裂纹—焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，在多层焊缝的层间金属以及母材近缝区金属中，由于晶间层金属被重新熔化，在一定的收缩应力的作用下，沿奥氏体晶界产生的开裂，称为“液化裂纹”也称“热撕裂”。 液化裂的特征： ①易产生在母材近缝区中紧靠熔合线的地方（部分溶化区），或多层焊缝的层间金属中。 ②裂纹的走向，在母材近缝区中，裂纹沿过热奥氏体晶间发展；在多层焊缝金属中，裂纹沿原始柱状晶界发展，裂纹的扩展方向，视应力的最大方向而定，可以是横向或纵向；并在多层焊焊缝金属中，液化裂纹可以贯穿层间；在近缝区中的液化裂纹可以穿越熔合线进入焊缝金属中。 从被焊的材料上看，液化裂纹主要发生在含有铬、镍的高强度钢、奥氏体钢以及某些镍基合金等材料中。 （3）多边化裂纹--焊接时，焊缝或近缝区在固相线以下的高温区间，由于刚凝固的金属存在很多晶格缺陷(主要是位错和空位)和严重的物理及化学不均匀性，在一定的温度和应力作用下，由于晶格缺陷的
裂纹维修方法
金属结裂纹维修的方法 及其止裂 金属结构裂纹维修的方法及其止裂原理分析 摘要:目前,金属结构均面临着普遍的疲劳问题以及产生疲劳裂纹带来的维修问题。阐述了金属疲劳损伤问题产生的机理，提出可能的维修方法及其优缺点，为金属结构的的设计与维修提供依据。 关键词：疲劳损伤裂纹维修 前言 起重机金属结构常见的故障有裂纹、变形、严重锈蚀、刚度不够等。其中裂纹是门机最为常见的故障,占金属机构故障的80%以上。虽然金属结构的设计都符合常规设计的强度要求,但往往还是不可避免有裂纹产生。这是因为材料内部总难免在夹渣、气孔,加工的过程中可能有毛刺、划伤,焊接过程中存在未焊透等。在变应力的作用下,存在缺陷的部位或者应力最大部位往往最先出现疲劳裂纹,随着应力循环次数的增加,裂纹缓慢扩展直至达到临界尺寸而破坏。工程断裂力学认为,裂纹体存在一个临界裂纹长度ac。当存在的裂纹长度a< ac时,表示该裂纹体可以继续使用,如果a≥ac,表示该裂纹体不可使用。ac是可通过材料的断裂韧性常数KIC和材料应力场的分布数据求得
2min max 22c )(a σσπ-??=f K IC 在计算ac 时,可近似的采用σmin= 0,即不吊重时,构件裂纹处的应力为0。这样计算值ac 小于实际值,同时也有利于作出更安全的判断。σmax 可通过应力测量测出或者有限元法算出, f 表示修正系数。 断裂力学的判断标准是在能量平衡理论中称为裂纹扩展阻力GIC 的断裂韧性,它是材料固有的力学性能,表示裂纹体抵抗断裂的能力。当裂纹的推动力G1达到裂纹的扩展阻力的时候,裂纹就会扩展。推力曲线与阻力曲线的关系见图1。 图1 推动力与阻力曲线示意图 从图1中可以看出,裂纹扩展阻力GIC 随着裂纹推动力G1增大而增大。当推动力G1< G ″1,裂纹是不会扩展的。当推动力增长到G1= G ″1,裂纹扩展了Δa 后, GIC 的增长速度快于G1增长的速度,裂纹就会停止扩展。当推动力增长到G 1,时,裂纹长度增长了Δa ″时,裂纹推动力增长的速度将始终大于裂纹阻力的增长速度,裂纹体就会失稳继续扩展下去,直至断裂。因此,裂纹的扩展是依赖与裂纹推动力的不断提高的。裂纹的扩展速度由疲劳裂纹扩展的半经验公式得出
水轮机转轮叶片数控加工初探
水轮机转轮叶片数控加工初探 近些年来，随着我国科学技术的不断进步，社会经济的持续发展，我国在机械加工等方面的技术水平也有了质的飞跃。而在对水轮机加工工艺方面，通过对技术的不断研究与探索，目前也有了新的进展。文章通过对中小型水轮机转轮叶片的三维集合造型、曲面拟合以及数控加工工艺方法进行了较为详细的分析与描述，并提出了相应的加工与保障方法，希望能够为相关从业人员提供参考。 标签：水轮机转轮叶片；几何造型；数控加工；探讨 1 概述 在水轮机中重要的一个部件就是水轮机转轮叶片，它是不可忽略的一部分，它在加工制造上相对比困难大，这是由于其翼型是比较复杂的空间曲面组合而成的。这就给其加工上带来了一定挑战。在以往的加工工作中，通常使用铸件人工对照样板来进行铲磨，虽然这样的方式较为传统，具有很多优点但其缺憾之处也是不可忽视的。比如，这种传统的加工方法耗费的劳动力较大，所需劳动强度过高，并且其工作环境无法得到保障，导致效率低下。这也给产品的质量带来了一定风险，无法得到保障。叶片的质量有着十分重要的影响，其关系到整个机组振动，空蚀，水利效率等等。其中手工铲磨是数控加工中首先要解决的问题，从这方面进行提高能够将产品质量有效提高。 2 叶片的几何造型 引进美国公司的PersonalDesigner Revision 6.0和Personai Machinist Revision5.0是一个图形自动编程系统，具有良好的用户开发界面，它能用nurbs （非均匀有理B样条）方法，提供精确单一的几何模型，以及统一的曲面与实体的数据结构。可以利用nurbs方法来表示二次曲线、曲面，并且利用这种方法进行的描述可以调节参数，运用起来非常的灵活方便，对控制曲线曲面的形状非常有用。 3 叶片的装夹与定位 3.1 叶片装夹的工装 叶片的定位与装夹是数控加工中的重要环节，在具体的加工工作中还需注意几个坐标系的位置，要保证机床坐标系、工件坐标系以及编程坐标系的重合度。当三者重合后，对于叶片的加工才能更加精准，否则想要加工出全部叶片则会有些困难。可利用成型胎具和点定位装夹方法并根据叶片与胎具的对应面，可编制出胎具上曲面的加工程序以及叶片曲面的加工程序，在同一坐标系下完成。为了能够更好地确保在装夹后叶片在坐标系的统一，可按照胎具曲面加工程序加工好胎具，并设置好机床的对刀位。毛坯在成型面上比较容易产生过定位，而对于这个情况的改进则需要先对胎具进行一定的修改，并确定方法。可利用局部型面点
三类压力容器焊缝裂纹修补方案共12页
三类压力容器焊缝裂纹修补方案 三类压力容器焊缝裂纹修补方案 一、编制依据 1．TSG-R0004-2009《压力容器安全技术监察规程》 2．GB150-2019《钢制压力容器》 3．JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》 4．JB/T4730-2019 压力容器无损检测 二、主题内容与适用范围 2.1 工程项目简介 本方案提出了检修过程的详细质量标准、相关技术及安全注意事项。聚合釜是聚丙烯生产的主要设备，其设计压力4.0MPa 、转速55r/min、轴直径为150mm。 三、设备修前运行状况与检修原因 由于聚合釜R-801/4在生产运行过程釜体与夹套之间有内漏现象，经兰石所做磁粉探伤发现底部喷料口法兰与釜体及夹套焊缝西侧有约165mm裂纹，中部热偶焊缝处约有80mm裂纹。制定了聚合釜R-801/4缺陷处理方案，消除该设备隐患。见图： R-801/4设备参数（表一） 设备 类型介质压力 (Mpa) 温度(℃) 规格重量（t）材质容积(m3) R-801/4聚合釜设备参数三类丙烯、 粉料 操作：3.6 设计：4.0 操作：83 设计：100 Φ 2000*8216 14.917 主体材质16MNR （δ=30mm） 12 四、检修内容
4.1、检修前准备工作 4.1.1、设备内介质彻底排空，置换合格后加盲板隔离。对R-801/4进行氮气置换，置换合格后加盲板与系统隔离。 4.1.2、备好有限空间作业的安全防护用具； 4.1.3、提前接好临时电源； 4.1.4、准备好碳弧气刨、打磨工具； 4.1.5、上下人孔安装风机低吹高吸； 4.1.6、准备好图纸、技术方案，必要的施工方案。 4.1.7、联系电气停R-801/4搅拌电机、循环油泵电机，上锁挂签。 4.2、缺陷处理程序：缺陷、坡口修磨（碳弧气刨、砂轮机）——渗透检测（直至缺陷消除）——缺陷修补——射线检测——局部热处理——水压试验。4.2.1、缺陷、坡口修磨（碳弧气刨、砂轮机两种方式结合）： 4.2.1.1焊缝表面的气孔、夹渣及焊瘤等缺陷，应本着焊缝打磨后不低于母材的原则，用砂轮磨掉缺陷。如磨除缺陷后，焊缝低于母材，需要进行焊补，焊补工艺与正式焊缝焊接时相同。焊缝表面缺陷当只需打磨时，应打磨平缓或加工成具有1:3及以下坡度的斜坡。 4.2.1.2、焊缝两侧的咬边和焊趾裂纹必须采用砂轮磨除，并打磨平缓或加工成具有1:3及以下坡度的斜坡，打磨深度不得超过0.5mm，且磨除后容器的实际厚度不得小于设计厚度。当不符合要求时应进行焊接修补。焊缝两侧的咬边和焊趾裂纹等表面缺陷进行焊接修补时，应采用砂轮将缺陷磨除，并修整成便于焊接的凹槽在进行焊接，焊补长度不得小于50mm。 4.2.1.3、焊缝内部缺陷的修复：1、要认真核对超标缺陷的性质、长度、位置
工程机械常见焊接开裂与修复技术
工程机械常见焊接件开裂与修复技术 焊接件是各类工程机械设备结构中的重要组成部分。在施工作业过程中，焊接件开裂是设备常见故障之一。焊接开裂时，会影响设备正常运行，甚至造成无法作业，导致停工。对工程机械常见焊接件开裂与修复技术的研究，是设计、工艺与维修人员密切关注的课题。 随着工程机械焊接结构趋向于高参数、大型化、耐磨、重载、轻量化的方向发展，焊接构件制造也不断应用新材料、新工艺、新技术。焊接构件不仅要满足产品设计性能、参数要求，还要求焊接接头具备更高的可靠性，同样对焊接件开裂预防与修复技术也要求更加严格。 1焊接开裂的基本原因 企业在产品结构件设计、加工、检验等过程建立了有效的质量控制体系，力求提高焊接接头性能，达到预防、消除焊接缺欠，保证焊缝可靠性的目标。但是，焊接由于其自身的特点而被视为“特殊过程”。这是因为焊接作为一种热加工技术，其随后的检验根本无法充分验证其加工结果，不能完全控制与了解焊接接头性能是否达到了预期的要求。事实上，所有的焊接产品都是带着这种未知的“问号”进入用户的手中运行和使用。在设备作业运行中，当构件受到冲击、拉压、扭转、弯曲载荷与过载、震动、环境温度变化等复杂工况时，避免不了形成裂纹，裂纹逐渐扩展导致焊接开裂直至构件断开失效。所以这种“特殊过程”的缘故，造成焊接接头性能的不稳定性，导致接头强度下降，是焊接开裂的基本原因。 2焊接件类别与焊接开裂分析 工程机械产品品种繁多、焊接件几何形状复杂，尺寸、重量相差悬殊，工序长短和复杂程度也各不相同。大都是采用焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等焊接工艺方法。对工程机械产品焊接件分类并进行开裂分析： 2.1按焊接件结构特点，见表一。 表一：
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 发表时间：2019-10-18T16:27:10.287Z 来源：《知识-力量》2019年11月46期作者：董哲[导读] 近些年，在我国快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，人们对水电厂各项设备安全性的重视度越来越高。转轮是水电厂混流式水轮机的核心部件，其运行的安全性对水电厂的生产运营有着重要的影响。在水电厂混流式水轮机的实际运行过程中，转轮经常会出现一些问题，例如裂纹、泥沙磨损以及气蚀等，这些都给水电厂的生产造成了很大的隐患。本文主要先对水电厂混流式水轮机转轮常见的 破坏问题及产生原因进行分析，进而探讨相应的维修 （华北水利水电大学，河南省郑州市 450045） 摘要：近些年，在我国快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，人们对水电厂各项设备安全性的重视度越来越高。转轮是水电厂混流式水轮机的核心部件，其运行的安全性对水电厂的生产运营有着重要的影响。在水电厂混流式水轮机的实际运行过程中，转轮经常会出现一些问题，例如裂纹、泥沙磨损以及气蚀等，这些都给水电厂的生产造成了很大的隐患。本文主要先对水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏问题及产生原因进行分析，进而探讨相应的维修措施。 关键词：混流式水轮机；裂纹原因；维修措施 引言 随着我国经济的不断发展，资源消耗的速度也在不断的加快，水电站的发展越来越普及，成为了社会主义建设中不可或缺的重要组成。转轮是抽水蓄能电站混流式水轮机中的核心部件，在实际的运行过程中，由于机组发电和抽水工况频繁正转和反转，运行工况复杂，混流式水轮机转轮作为混流式水轮机重要受力结构部件，该区域在机组运行中容易发生裂纹，近些年混流式水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对混流式水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。 1混流式水轮机之转轮概述 转轮是各种类型水轮机正常运行不可缺少的核心部件，其主要功能就是将水能转换为机械能。而且转轮也在一定程度上直接决定着水轮机的过流能力强弱、水力效率高低、运转工况的稳定与否以及汽蚀性能是否良好的关键因素。在实际操作中，转轮的各个部分设计和制造必须要充分满足水力设计的型线要求，必须要具有高强度且具备较强的抗汽蚀的能力以及耐磨损的性能。根据水轮机转轮所转换水流能量的形式不同，可以将水轮机分为反击式和冲击式水轮机两大类。将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。根据转轮区域水流运动方向的特征，反击式水轮机又可分为轴流式水轮机、混流式水轮机、斜流式水轮机以及贯流式水轮机。其中混流式水轮机由于水头型号和流量大小的不同，其配备的转轮形状也存在区别。一般而言，水头越高的话转轮的叶片高度就要适当减小且长度要相应增加，水流的流动在转轮中越加趋于幅向流动。随着水头高度的降低，转轮的叶片长度要相应变短且高度要逐渐增加，如此水流流动的方向就越来越趋于轴流方向。然而，不论是什么形状的转轮一般都是由转轮上冠、转轮下环、转轮叶片、上下止漏装置以及泄水锥和减压装置组成。 2水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏问题及产生原因分析 2.1裂纹 裂纹是水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏现象。调查发现，混流式水轮机在运行一定的时间之后，其转轮都或多或少地会出现一些程度不一的裂纹，其中最容易出现裂纹的地方是转轮叶片与轮毂之间的过渡区，其次还有焊接缝和母材交接的部位、焊接根部受力最为集中的部位等。裂纹的产生不仅会给混流式水轮机的运行带来巨大的隐患，而且还会给水电厂造成严重的损失。裂纹破坏的出现主要有以下几方面的原因。 2.2铸造焊接不足 在转轮的实际运行过程中，当对设备施加一定的外部力量时，砂眼、铸造气孔等的存在会使得转轮产生裂纹。另外，转轮叶片在受冷产生缩孔时会出现松动的情况，这种情况与转轮的上冠及下环的厚度有着重要的关联。在铸造混流式水轮机的转轮时，如果焊接人员没有严格按照焊接工艺的要求进行焊接，或是没有正确应用焊接工艺，都会使得混流式水轮机转轮在焊接缝间或是受热影响区产生裂纹。 3水电厂混流式水轮机转轮裂纹的维修措施 3.1裂纹控制措施 3.1.1制定有效的修复焊接工艺，并对焊接工艺进行评定。在叶片焊接修复过程中严格按照工艺技术要求进行； 3.1.2裂纹修复过程中，严格把控确保裂纹彻底清除，裂纹清除后进行PT或MT检测确认；裂纹清除时碳刨表面必须用 风动砂轮机或椭圆型磨头将气刨表面打磨出金属光泽，以消除表面渗碳层； 3.1.3为了减少焊接后的变形和残余应力，尽量选择低应力的焊材，焊条直径尽量选择小直径焊条；待修复区域及附近应进行焊前预热，预热温度100℃以上；焊接时采用多层多道焊，焊接层间温度控制在100~150℃之间，尽量控制焊接变形量到最小，同时应采用不锈钢风铲锤击的方法消除焊接应力；焊接完成后立刻用石棉布保温补焊区，缓慢冷却，避免冷却速度过快，产生冷裂纹； 3.1.4尽量减少氢的来源和消除气体的来源。选用低氢或碱性焊条，将待焊区域坡口及其附近油污、水等有害杂质清除干净；焊条进行烘干、去水、干燥处理，以便彻底除去水分；考虑在转轮基坑内的湿度较低时施焊；尽量选用低强匹配的焊材，这样可降低焊接接头的拘束应力，降低冷裂纹的形成几率。 3.2焊接修复 3.2.1焊前预热 在焊接前，应对需要焊接区域的相关范围（一般为150mm）内的母材进预热，不可使预热区域骤然升温，应以均匀的方式，直至其温度达到110℃。当温度达到标准温度时，则焊前预热完成，接下来便可开始进行焊接修复工作。但要注意的是，在焊接过程中应使得母材的温度保持在标准温度的水平；在焊接修复完成后，还须做好保温措施（2h以上）。
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理正式版
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理正式版
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析 及处理正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1机组参数 白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,是“一厂两坝三站”的大型水力发电厂,也是东北电网中最大的水电厂,在电网中担负调峰、调频和事故备用。该厂总装机容量1700ＭＷ,其中白山右岸电站900ＭＷ (3×300ＭＷ),白山左岸电站600ＭＷ (2×300ＭＷ),红石电站200ＭＷ(4×50ＭＷ)。红石电站发电机组为立轴半伞式,水轮机转轮叶片材质是ＺＧｏＣｒ13Ｎｉ4Ｍｏ,型号为ＺＤ190-ＬＨ-600。其参数为:最高水头256ｍ;最低水头228ｍ;额定转速
1071ｒ/ｍｉｎ;额定功率5155ＭＷ;设计水头233ｍ;设计流量251ｍ3/ｓ;飞逸转速240ｒ/ｍｉｎ;吸出高度-4ｍ;最高效率91%;叶片安放角8°;叶片数5;水轮机转速上升率50%;蜗壳最大水压值04ＭＰａ;叶片法兰直径1100ｍｍ;叶片法兰端面中心距800ｍｍ;叶片法兰把合螺钉分布圆直径ｄ=850ｍｍ。1996年红石电站3号机组在扩大性大修中,检查发现转轮5个叶片存在不同程度的裂纹。 2裂纹发生的部位和特征用渗透探伤法对转轮裂纹进行检查,发现叶片裂纹情况较为严重,裂纹发生的部位均在叶片的根部(包括叶片正面和背面)和叶片正面的出水
轴流式水轮机结构
第二节 轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转 轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保
水轮机转轮裂纹及其处理策略研究
水轮机转轮裂纹及其处理策略研究 发表时间：2018-05-08T16:32:29.460Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：李长宁 [导读] 摘要：以卧龙台水电站一、二号机组在2017年度例行检修时发现的转轮裂纹问题为例，分析水轮机转轮出现裂纹的机理和本次问题的具体原因，介绍本次转轮裂纹问题的处理策略，并针对此问题提出今后的预防措施，以供同行进行参考和借鉴。 （陕西省水电开发有限责任公司二郎坝发电公司陕西省宁强县 724400） 摘要：以卧龙台水电站一、二号机组在2017年度例行检修时发现的转轮裂纹问题为例，分析水轮机转轮出现裂纹的机理和本次问题的具体原因，介绍本次转轮裂纹问题的处理策略，并针对此问题提出今后的预防措施，以供同行进行参考和借鉴。 关键词：水轮机；转轮裂纹；处理 1水电站概况 卧龙台水电站位于陕西省宁强县高寨子镇，距县城15km，水电站为无压引水式电站，设计水头240米，额定流量为2.4m3/s，电站安装两台卧式混流水轮发电机组装机容量2×5MW，水轮机型号为HLHF152-WJ-70；配套发电机为SFW2-J5000-4/1480，，额定功率为 5181kW，额定转速为1500r/min，飞逸转速为2262r/min。 2水轮机转轮裂纹机理分析 转轮裂纹根据其裂纹的部位、走向和特征可以分为规律性裂纹和非规律性裂纹两种，前者就是指出现在不同叶片上的裂纹具有大体一致的规律，即所有的叶片都出现开裂，且裂纹的部位、走向和裂纹特征基本相同；而后者则是只发生在个别的叶片上，或者在不同叶片上的部位、走向和特征各不相同，没有任何规律可言。其具体的产生原因分析如下。 2.1规律性裂纹机理 对于规律性裂纹来说，经过对大量规律性裂纹的失效性试验和分析可以总结出，此类裂纹大多属于疲劳裂纹，且裂纹特征呈现出明显的贝壳纹，在转轮叶片上引起疲劳裂纹的主要原因就是作用在叶片上的交变载荷引起的，转轮运行过程中由于卡门涡列、水力弹性振动或水压力脉动等原因可以诱发转轮的水力自激振动，此自激振动可以导致交变载荷并引发规律性裂纹的产生，而在实际运行过程中，规律性裂纹多数是由错误的工艺引起的。转轮在水压力和离心力的共同作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边，通过第三强度理论可以计算出应力沿叶片周边的分布情况，通过分析得出转轮叶片存在4个较高的应力区：叶片进水边正面靠近上冠处，叶片出水边正面的中部，叶片出水边背面靠近上冠处以及叶片与下环连接区内，转轮叶片这些部位易产生裂纹。 2.2非规律性裂纹机理 对于非规律性裂纹来说，其裂纹种类有很多中，主要有网状龟裂纹、脆性段楼裂纹以及疲劳贝壳纹等，此类裂纹主要是由于材料质量问题或叶片在生产制造过程中产生的质量缺陷而造成的。其主要的裂纹是在转轮的铸造过程中产生的气孔或砂眼等缺陷在外部应力的作用下形成的，而如果转轮叶片与上冠、下环的厚度具有较大的差距，在冷却的过程中就会导致缩孔或疏松问题的产生，而对于采用铸焊结构的转轮，在对其进行铸焊的过程中如果采用不正确或不规范的焊接工艺，在转轮的运行过程中就容易在焊缝或受热影响较为严重的区域产生裂纹[1]。 3转轮裂纹的产生原因 3.1水轮机转轮裂纹情况 卧龙台水电站一号机组自2014年5月增效扩容投入运行以来，每年会有定期进行检查，2016年对水轮机转轮进行检查时未发现有撕裂迹象，2017年11月份的C级检修中发现了如下问题：一号水轮机转轮出水边靠下冠侧的一个叶片出现断裂情况，断裂面积约100mm2，且尾水管水舌隔板有裂纹，发电机侧径向推力轴承处有少量的乌金掉落；2号水轮机转轮出水边靠下冠侧有4个叶片根部有裂纹，靠下环及出水边侧有4个叶片有裂纹（裂纹长度约100mm）且尾水隔板也存在裂纹。 3.2卧龙台水电站转轮裂纹诊断 卧龙台水电站水轮机所用转轮为HLHF152属新型高效转轮，高效转轮的稳定性对运行工况及条件反映灵敏（目前电站的运行工况找不到更合适的转轮），机组出现的异物卡壳现象，对高速运转的（1500r/min）转轮产生水力不平衡（电站运行人员也反映，卡壳时存在瞬时振动加大及出力下降现象，这也间接验证了振动产生轴瓦损坏），从而产生机组的间断性振动。同时异物的卡壳与撞击，易对转轮流道部件产生微小损伤，从而导致微观裂纹诱因，若裂纹诱因发生在属动、静应力均较高的出水边时，则运行时间一长发生疲劳裂纹及断裂。 4裂纹处理与预防措施 4.1水轮机转轮裂纹的处理措施 首先采用磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆、射线检测等无损检测方法对转轮进行检查；然后对裂纹进行处理和修复，通常采用小电流、窄焊道“镶边、分段、退步”焊接方式进行焊接，焊缝保暖、缓冷后，用砂轮机打磨光滑并符合裂纹所在部位的型线，再进行观察及探伤检查，确实无裂纹和灰渣为止；为了组织裂纹延伸，需在裂纹两端打止裂孔，孔径应不小于6 mm，裂纹清理过程中如发现纹路有新的发展趋势应停止清理，再追加止裂孔，一般孔深应比裂纹深度大 4 ～ 6 mm；裂纹的清理通常采用风铲和碳弧气刨的方法，且后者速度快、操作简便，应由止裂孔处向裂纹反方向清除裂纹，直到去除裂纹为止。为了防止过热引起变形和裂纹扩展，碳弧气刨必须间断使用。同时开出补焊的坡口，坡口的形式主要根据裂纹情况、部位和铲除及施焊方便而定。裂纹清除后应进行着色探伤以确认裂纹是否全部清除干净。 叶片补焊可常用两种方法，一是同种材料热焊；另一种是奥氏体焊条进行冷焊。局部热处理对改善焊缝应力分布、降低焊接应力峰值有一定作用，但对焊接接头整体残余应力水平降低并不明显。后者这种方法是在对转轮裂纹处理过程中，不进行真正意义上的热处理，是在整个修复处理过程中，进行适当的温度控制。补焊时产生的残余拉应力有时高达材料本身的屈服应力，可使抗疲劳强度降低80%左右。消除这种残余拉应力的办法是采用应力应变补偿法，最好是能产生残余压应力，比如通过锤击方法来实现，这样可使焊接接头抗疲劳强度提高1～2倍。 4.2水轮机转轮裂纹预防措施 在水轮机转轮的设计过程中，应在保证水轮机效率的同时尽量减少压力脉动出现的概率，而且在满足生产所需的静强度和水轮机刚度的要求下尽量避免共振问题的产生，所以在设计时为了防止出现应力集中问题，可以对叶片的厚度和叶片与上冠、下环焊缝圆弧过渡半径