红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(新版)
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理摘要：近些年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。
关键词：水泵水轮机；转轮裂纹；成因；处理1水泵水轮机转轮裂纹成因分析1.1转轮形状变形转轮的出水叶片相较于整个转轮的其他部分，是整个转轮的强度最低的位置，同时该位置由于叶片出水时会收到水面的张力等方面的因素，导致该出是整个转轮结构中应力最为集中的区域，同时该处还会受到水流长时间的侵蚀，由于长时间水流侵蚀的原因还会导致该处的厚度减少，导致该处的应力结构发生变化。
1.2振动方面水轮机转轮在运行中，因为水力振动原因也会导致焊缝疲劳损伤产生裂纹。
产生水力振动主要有以下因素：水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。
当机组在非设计工况或过渡工况运行时，通过水轮机的水流状况恶化，水力振动较为明显，造成的破坏也相对加剧。
1.3负载超出材料最大负荷负载超出额定的最大负载也是导致转轮出现裂纹的重要原因，这是由于设计师在进行转路基设计的时候没有充分地考虑到负载增大的问题，当出现特殊情况时，应力超出了机器的最大负载，进而导致转轮的叶片受损。
当机组长时间处于超出额定工作频率的情况时，便会由于超出转轮叶片等结构建设材料的疲劳极限而降低叶片的耐压能力，进而导致叶片出现裂纹。
2水泵水轮机转轮裂纹的处理措施2.1提高轮叶质量轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。
因此，必须要注重对轮叶生产品质的提升。
首先，应注重样板的设计与制作。
水轮机中的轮叶结构比较复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。
在挑选样板时，可以优先选择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的运行需要。
混流式水轮机转轮裂纹原因和分析
混流式水轮机转轮裂纹原因和分析水轮机转轮，尤其是中、高比转速混流式水轮机转轮中的裂纹现象，在世界各地普遍存在。
国外例子有埃及的阿斯旺高坝、美国的大古力800MW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 产生裂纹的原因但是为什么会产生裂纹呢？通过人们的许多研究，提出了一些假设，主要分为规律性裂纹和非规律性裂纹。
规律性裂纹主要是指叶片上的裂纹具有大体一直的规律，几乎所有叶片都有，裂纹的部位和走向也大体一致。
非规律性主要是指裂纹只要集中在个别的叶片上，部位和走向也基本不一样。
主要产生裂纹的原因主要有以下原因：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，端口呈现明显的贝纹。
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，这坑呢个是卡门涡列、水力弹性振动或者水压脉动所诱发。
1.2 非规律性裂纹非规律性裂纹有的呈网状龟裂纹，有的呈脆性断口，也有的呈疲劳贝壳纹。
这类裂纹多数由材料不良或制造质量缺陷造成。
2 裂纹的处理(1)裂纹处理的关键是找出产生裂纹的根本原因，对症下药。
非规律性的裂纹一般比较好分析。
难的是规律性裂纹，究竟是哪些原因起主导作用。
最有力的手段就是破坏部位的动应力测试。
从应力频谱中分解出构成动应力主要分量的频率和幅值，进而跟踪查出相应的水力激振源。
(2)裂纹的焊补工艺非常重要。
埃及阿斯旺高坝工程的12台混流式水轮机转轮曾发生过严重裂纹。
原美国阿里斯查摩公司为其更换了其中6台。
法国电力公司采用合理的焊补工艺、焊接材料，在有经验的工程师指导下，由优秀焊工操作成功地修复了其他6台。
很显然，两者处理效果相当而后者成本大为降低，焊补工艺的重要性由此可见一斑。
(3)转轮裂纹，尤其是高应力区的裂纹，一经发现就应尽可能早的焊补处理。
混流式水轮机转轮裂纹原因及预防措施的探讨
混流式水轮机转轮裂纹原因及预防措施的探讨【摘要】混流式水轮机转轮叶片裂纹故障严重影响了水电站的安全稳定运行和经济效益的发挥。
本文就混流式水轮机转轮裂纹原因及预防措施进行了探讨，结合了具体的工程实例，对机组运行情况和转轮裂纹现象作了详细的阐述，分析了产生的原因，并提出了相应有效的措施，以期能为预防混流式水轮机转轮措施裂纹而提供参考。
【关键词】混流式水轮机；转轮裂纹；原因；预防措施所谓的混流式水轮机，又称法兰西斯水轮机，水流从四周径向流入转轮，然后近似轴向流出转轮，转轮由上冠，下环和叶片组成。
其结构紧凑，效率较高，能适应很宽的水头范围，是目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。
但是，混流式水轮机转轮叶片若出现裂纹故障，将会严重影响水电站的安全稳定运行和经济效益的发挥，所以必须及时采取措施针对裂纹故障现象进行治理，以确保水电站的安全稳定运行。
1 概述某水电站第一台机组投运后的停机维护中就发现水轮机转轮叶片出现裂纹，在后续机组维护中同样发现了叶片裂纹。
某水电站首台机组投运至今已近15年，但是水轮机转轮裂纹频现的状况并未彻底消除，每年轮修中几乎都会发现裂纹，裂纹处理已成为每年机组检修中的主要工作。
1.1 机组运行情况目前已建成水电站中调节性能较好的特大型骨干电源，不仅每年向系统提供巨大的清洁电力能源，并在系统中承担调峰、调频、调压和事故备用等任务，在我省电网中发挥着重要的作用。
1.2 水轮机基本参数及结构特点水轮机额定功率为582MW，最大功率为612MW，公称直径6257mm，额定转速142.9r/min，额定水头165m。
转轮为全不锈钢分瓣铸焊结构，#1叶片和相对的#7叶片对称分剖，共13个叶片转轮上冠、叶片、下环的材质均为ASTMA743MGradeCA-6NM马氏体不锈钢。
转轮上冠把合方式为卡栓式结构。
与以往的螺栓把合结构相比，这种结构可以减薄上冠的壁厚，从而节省昂贵的不锈钢材料。
叶片采用数控机床加工，叶片最大厚度为188mm。
水轮机叶片裂纹的产生及对策
２、 水 力 方 面
萌生 和扩展 的作 用 ， 必 须采 取有 效的方 法预 防 。 利用钢 板 和 电渣 重熔坯 料 热弯 成型 的叶片 ， 不但 缺陷少 ， 而且组 织致密 。 叶片 的加工 应避免 应力 集 中 ， 同时提 高叶片表 面光 洁度和增 加叶 片进出水 边端棱 角的 圆弧半径 ， 避免 疲劳破坏 的表 面和 尖角效 应 。 防止 叶片疲 劳裂 纹的 产生 不外两 方面 的措施 ， 一 方面 改善 叶片 的应力场 状态 ， 即减少动 载荷 幅值 ， 残余 应力和 工作 应力 。 另一方 面增强 叶片 的
大型水 轮机转轮 的叶片 出水边过 长 ， 由于厚度 较薄 ， 刚度 不足 。 在 水流 冲击
下， 叶片 出水边 发生振动 。 在 叶片 出水 边的 中部 ， 叶片 可以通过 弹性变 形释放 应 力。 但 叶片靠近上 冠 的位 置 ， 由于上冠 的约束不 能发生 较大 的变形释放 应力 ， 故
压 力脉 动所 诱发 。 ３、 水轮 机 叶 片 自身 刚度 不 够
好， 这对 在相对 较狭小 的工作 现场提 高工作 质量有 好处 。 但是 ， 这样处理 后 的焊 缝 将会 处于 一种 高应力 水平 之 中， 对接 头 的疲 劳 寿命将 会有 负面 影响 。 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 ８ ０ ％左
近几 年 ， 水 轮机 叶片裂纹 问题 明显增 多 ， 各种机 型的转 轮均 出现叶片裂 纹。 叶片 裂纹 问题 已成 为水 电站 急需 解决 的 关键 技术 难题 ， 引起 各方 面 的高度 重
视。 解决 叶片裂 纹 问题 不但 能大 大提高 电站 的经济 效益 和创 造巨大 社会 效益 ， 同时 也能为 设备 制造厂 赢得市 场 ， 从而 带来 良好 的经济效 益 。 现将 个人 的对 叶
例析水电站转轮叶片裂纹的处理
例析水电站转轮叶片裂纹的处理艺0 緒论×××水电站位于四川省石棉县境内的松林河干流上，电站安装有3台单机容量43MW的立式混流式水轮发电机组，总装机129MW，单机额定流量为26m3/s 转轮型号为HLD307C，直径2050mm，转轮为铸焊结构，上冠、下环及15个叶片单独加工后组焊为一体。
上冠、下环及和叶片材料均为ZG06Cr13Ni6Mo。
首台机组于2007年6月投入商业运行。
×××三台机组在投运后转轮不同程度地都出现裂纹，最为严重的是2011年7月中旬，1#水轮发电机组在在运行过程中转轮叶片出现掉块，水导摆度突然增大，导致水力不平衡，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 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气蚀和裂纹（如图1、图2）。
（图1：转轮叶片出水边穿透性裂纹及气蚀）（图2 转轮叶片出水边掉块）1.2 应力集中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得出，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（如图1、2）。
1.3 运行原因由于汛期、枯水期发电量和电价系数等问题，电站要考虑最优经济效益，导致机组在低负荷或震动区运行，会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。
2 裂纹处理2.1 阻止裂纹延伸通常裂纹的两端尾部内应力接近材料的极限强度，在外力或热应力的影响下还会继续延伸。
混流式机组转轮裂纹原因分析及解决办法
混流式机组转轮裂纹原因分析及解决办法摘要：转轮是水电厂混流式水轮机设备的核心部件，作为能量转换站，其性能对混流式水轮机的性能有着决定性的影响。
由于各方面的原因，混流式水轮机转轮通常会出现不同程度的破坏，从而对混流式水轮机的运行及水电厂的生产造成严重的影响。
相关人员应不定期地对混流式水轮机机组进行检查，及时发现混流式水轮机转轮存在的问题，并积极采取维修措施。
在进行焊接补焊时，应严格按照操作规范，采取正确的焊接工艺进行，从而提高焊接质量，确保混流式水轮机的正常、安全运行。
关键词：混流式水轮机；裂纹原因；措施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。
一、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。
水电站水轮机组活动导叶裂纹原因与处理措施
水电站水轮机组活动导叶裂纹原因与处理措施摘要：关于水电站活动导叶裂纹问题,该文主要从导叶水力设计、强度估算、叶片材质、制作工序、焊接工艺以及裂纹发展规律等方面,剖析并彻底确定了导叶裂纹的主要原因。
为世界其他地区大中型水轮机活动导叶裂纹的防治处理提供了比较经验和借鉴。
关键字:水电站;导叶;裂纹;分析;预防处理一、电站情况我厂水轮机组是由VOITH SIEMENS生产的HLV200－LJ－428型水轮机组，额定功率137.8MW，最大功率为148.0MW，额定水头88.0m，额定转速166.67r/min。
主要由座环、转轮、水轮机主轴、水导轴承、主轴密封、导水机构、尾水补气系统等部件组成。
其中水轮机导水机构共设有24个活动导叶，活动导叶为三支点支撑，采用自润滑方式，三个轴承分别位于底环、上导叶套筒中。
活动导叶分布圆直径D=4791mm，导叶高度H=1213mm，材料采用不锈钢ZGOCr13Ni4Mo整体铸造。
自2006年投入运行以来，已进行过一轮大修，本次第二轮大修，发现个别导叶存在裂纹，以及局部导叶有汽蚀现象，严重威胁着设备的安全稳定运行。
二、水轮机活动导叶裂纹情况水电站于2022年3月对#1机组进行第二轮A修，在对#1机组24块活动导叶正反面四周边缘部位及R角部位进行磁粉检测时，发现12号活动导叶存在下端R角部位有1处裂纹显示，最长裂纹35mm，其余检测部位未发现应记录缺陷磁痕显示。
如下图所示三、裂纹产生的原因分析水轮机导叶处于高速水流下工作，由于循环载荷和交变载荷引起的疲劳产生裂纹，在扰动应力下的裂纹扩展使新生的裂纹面不断地暴露在腐蚀介质中，从而加速了腐蚀，不断发生的腐蚀过程也使疲劳裂纹更快地形成和扩展，形成了横向和纵向裂纹，裂纹尖端的应力集中最严重，疲劳裂纹的形成破坏了材料的连续性，并且在裂纹尖端形成了一个特殊的应力场，会严重影响材料的安全使用。
中心部分:经过MT故障测试等系列试验后确认,延迟冷裂纹是由于非标准补焊所造成的;问题是补焊前加热温度不足,且焊接时没有后加热,造成焊接时氢气扩散无法有效去除,导致裂纹。
水轮机叶片裂纹产生原因及对策
水轮机叶片裂纹产生原因及对策肖绍文【摘要】水轮机叶片裂纹普遍存在,严重的裂纹将对电站造成较大的安全隐患.本文通过对水轮机转轮叶片运行过程中产生裂纹的原因分析,得出焊接工艺不佳与设计缺陷通常是叶片裂纹产生的主要原因.此外介绍了水轮机叶片裂纹修复的方法,处理后运行中未在出现裂纹,取得了良好的效果.【期刊名称】《湖南工业职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(017)005【总页数】3页(P5-7)【关键词】水轮机叶片;裂纹;焊接【作者】肖绍文【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福建福州 350002;福建水利电力职业技术学院,福建永安 366000【正文语种】中文【中图分类】TK733.3水轮机转轮裂纹普遍存在，早年在国外有过报导，大多认为是疲劳引起的[1]。
一般认为设计、制造、运行等环节均有可能导致裂纹的产生,但最主要的原因是铸造或者焊接环节缺陷所导致。
水轮机转轮裂纹大都发生在叶片进出水边附近，或叶片与上冠下环交接处等。
裂纹的存在会降低叶片的机械性能，当裂纹扩展成穿透性时，往往容易造成叶片断裂事故，影响电站的安全运行，危害极大。
因此，在检修期间需要对叶片进行无损探伤检查，具体分析裂纹产生原因，及时清根焊接修磨检查，确保机组的安全有效运行。
安徽某电站总共装设4台立轴混流机组，单机250MW。
水轮机均为哈尔滨电机厂生产，最大工作水头为220m，最大功率为268MW,额定流量151m3/s。
转轮叶片数均为9个，材质为ZG00Cr13 Ni4Mo。
电站在2014年C级检修中对3号机转轮的9个叶片采用金属监督PT探伤，发现1号叶片工作面进水边与下环焊缝根部有一处表面裂纹，长约40mm，裂纹宽度使用0.02mm塞尺无法进入。
其他叶片未发现超标缺陷。
对此裂纹进行了UT（超声波）探伤，初步测定结果：该缺陷为线状裂纹，为焊缝内部缺陷，暂未扩展到转轮过流表面，沿焊缝长度方向裂纹长700mm（不连续），距转轮过流表面平均深度27.1mm，裂纹本身深度1.9mm-15.7mm不等，如图1所示。
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红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(新版)
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红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处
理(新版)
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)和叶片正面的出水边处。
3.裂纹产生的原因分析定桨叶片与转桨叶片运行工况比较,定桨叶片在非最优工况下运行的情况多,这样会导致叶片周围水流分布不均,引起涡流带压力脉动对叶片的频繁作用。
当水压脉动频率和机组转频接近或相同时则出现共振,会加速叶片裂纹的产生。
动水压力过大时相对降低了叶片的刚度,也会产生纵向裂纹。
由于轴流式水轮机转轮叶片为悬臂受力,叶片变截面根部若无过渡圆弧或过渡量小易产生应力集中而出现裂纹。
通过对3号机叶片的检查,根部和出水边产生裂纹的重要原因之一是应力集中。
为了校核机组叶片在运行中的强度,电厂与制造厂家协作,进行了转轮叶片强度理论计算。
通过对红石轴流定桨式转轮叶片各工况下的受力大小比较,其中,在
额定转速最大水头工况下计算出的最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ,
是出现在叶片正面出水边一侧与根部法兰连接处。
重力、离心力和水压力3种载荷联合作用下叶片的应力分布情况见图2。
3种载荷作用下叶片的变形见图3。
转轮叶片最大变形出现在叶片出水边外侧,ｕｍａｘ=219ｍｍ。
重力、离心力、水压力分别作用及这3种载荷联合作用的4种工况下叶片的最大动应力σｍａｘ和最大变形ｕｍａｘ见表1。
从表1可以看出:水压力是叶片所受载荷中的最主要载荷,3种载荷同时作用时比水压力单独作用的最大应力稍有下降。
机组运转时,叶片的最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ,出现应力大的部位易产生裂纹,这与各叶片实际裂纹集中出现的位置相一致。
另外,转轮叶片的材料为ＺＧ0Ｃｒ13Ｎｉ4Ｍｏ不锈钢,这种材质的屈服极
限为σｓ=665ＭＰａ,水中疲劳极限为σ-1=171ＭＰａ。
经过计算,转轮叶片最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ虽然远低于材料的屈服极限,也低于疲劳极限,但这一应力是静应力,不包括动应力成分。
该机组是轴流定桨式,不象轴流转桨式那样在协联工况下运行,因此其动应力较大。
再加上机组振动较大,叶片实际存在的应力是比较大的。
由
此可见,由于转轮叶片基本应力较高和轴流定桨式转轮叶片运行时的动应力较大,这将会使水轮机转轮叶片在受悬臂负荷的情况下转轮叶片根部应力集中,造成转轮叶片根部与法兰连接处(包括正面和背面)出现裂纹,转轮叶片正面出水边一侧也产生裂纹。
由于机组长期低负荷、超负荷或在工况不好的振动区运行,会使叶片在交变应力作用下产生裂缝或加剧裂纹的发展。
红石电站的定桨式机组投产后机组在空载和低负荷工况振动较大,空载工况严重时机组主轴法兰处摆度严重超标,高达4ｍｍ。
水轮机工作部位声响振动较大,经现场试验测得,水轮机在空载工况水流通过水轮机转轮流道时,水流中产生了一个扰动频率596Ｈｚ正好接近机组轴系的一阶固有频率60Ｈｚ,因而出现了合拍现象,产生共振。
这些问题的存在促使了转轮叶片裂纹的产生。
通过以上的分析,认为红石电站3号机组转轮叶片裂纹产生的原因是:机组运行中的悬臂转轮叶片根部应力集中,叶片所受的基本应力较高,加之各种载荷的联合作用时的动应力较大,叶片所受交变动应力在共振工况下不断加剧,材料疲劳,致使转轮叶片产生裂纹。
4裂纹的处理对3号水轮机转轮叶片检查出的裂纹的部位、形状、长度及可能继续发展的方向进行了全面的分析,并采取针对性措施
对叶片裂纹进行修复,在叶片修复时严格执行修复方案和遵守焊接
工艺。
为加强叶片根部的强度,用堆焊的方法有意加大叶片正面出水边一侧与根部法兰连接的过度圆角的“Ｒ”值;为阻止裂纹的延伸,在裂纹的尾部钻止裂孔等措施进行全面处理。
（1）由于裂纹的尾部内应力接近材料的极限强度,在外力或热应力的影响下还会继续延伸。
因此,在清除裂纹前需在裂纹的纹尾部位打止延孔截断裂纹,阻止裂纹的延伸。
钻直径为8ｍｍ的孔,一般孔深比裂纹深度大4～6ｍｍ。
(2)裂纹的铲除采用速度快、操作简便的碳弧气刨刨除裂纹的方法,防止因刨除裂纹时因温度影响原裂纹的延伸,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。
凡未穿透的裂纹,深度在30ｍｍ以内的可开“Ｖ”形坡口;深度在30ｍｍ以上的可开
“Ｕ”形坡口;靠近根部的采用“Ｖ”形坡口。
凡穿透的裂纹,深度在40ｍｍ以内的可开“Ｘ”形坡口;靠近根部的开“Ｋ”形坡口;厚度在40ｍｍ以上的需开“Ｕ”形坡口;靠近根部的开“Ｋ”形坡口。
对坡口的表面渗碳氧化层用蘑菇头式砂轮机进行打磨,磨掉氧化层
露出母材的金属光泽。
(3)为确保修复处的强度、刚度及材质的可焊性要求,施焊采用机械性能强、抗裂性好、塑性大的Ｇ367Ｍ及奥237不锈钢焊条。
使用前必须要在350℃温度下烘干2ｈ,在100℃恒温下进行保温。
(4)为了减少补焊区的应力集中及改善焊缝的金相组织,特别是焊缝与基材过渡区的热影响,防止再次产生裂纹,在焊前对缺陷部位进行整体或局部预热。
采用履带式加热板在裂纹部位进行预热,温升速度以8～10℃/ｈ为宜,温度控制在80～120℃。
预热温度达到要求后再恒温2～4ｈ即可施焊。
施焊采用薄层、分段、退步焊接技术,长焊缝采取分段焊,每段长100～150ｍｍ,300ｍｍ以上者采取分段退步焊,300ｍｍ以下可由中间向外焊。
注意防止施焊修复过程中起弧和断弧产生裂纹。
为防止接头处平齐而影响焊缝质量,分段接头处
应逐层搭接,正反面焊缝轮番施焊。
对深度在40ｍｍ以上的坡口,应使用双侧镶边焊技术;对深度在40ｍｍ以下和靠叶片根部的坡口则可用单侧镶边焊技术。
对穿透性裂纹应在其正面焊2～3道焊波后再在其背面用风铲铲除坡口底部的焊瘤,待露出新的焊波时再开始施焊。
裂纹堆焊中,底下几层最好用直径32ｍｍ的电焊条并在保证焊透的情况下尽量采用小电流和短电弧(一般2～25ｍｍ),要求焊搭接宽度不小于焊链宽度的1/3,防止咬边与弧坑及弧坑裂纹的产生。
(5)采用锤击法消除焊接处的表面应力,并用砂轮打磨光滑,与叶片的型线一致。
5结语红石水电站3号机水轮机转轮叶片裂纹修复后,机组于1996年12月18日投入运行,经过机组调频、调峰的频繁起停及长时间的带满负荷运行,到1999年2月24日机组运行两年多后,大修检查中未发现有新的裂纹产生。
3号机水轮机转轮叶片的修复为机组安全可靠运行提供了保证,为红石水电厂安全文明生产、实现无人值班(少人值守)和创全国一流水电厂奠定了坚实的基础,并创造了可观的经济效益,同时也为我国水电机组出现同类问题的处理提供了宝
贵的借鉴经验。
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