本發(fā)明涉及一種大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥的焊接制造工藝方法。

背景技術(shù)：

大型水輪機(jī)球閥閥體分為兩瓣或多瓣，以往均采用把合方式組成整體，對(duì)密封質(zhì)量要求很高，對(duì)于大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥，活門裝入閥體后通過焊接的方式將閥體連接為一個(gè)整體，國(guó)內(nèi)無(wú)相關(guān)制造經(jīng)驗(yàn)。全焊接結(jié)構(gòu)的球閥具有重量輕、整體性能好、密封可靠等優(yōu)點(diǎn)，但制造工藝比較復(fù)雜，且該類球閥多應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)組壓力管道中，焊縫質(zhì)量要求高。焊縫形式一般采用雙面坡口填充焊，結(jié)構(gòu)焊縫中局部最大焊縫厚度可超過300mm，焊前要將活門裝入閥體，需多次轉(zhuǎn)動(dòng)活門才能滿足閥體不同位置的焊接，焊量大，操作難度大，焊縫質(zhì)量及尺寸精度難以保證，采用傳統(tǒng)的裝配焊接技術(shù)無(wú)法完成生產(chǎn)制造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥的焊接制造工藝方法，通過合理的備料工序、焊接制造工藝、焊接順序，配以轉(zhuǎn)動(dòng)方案，減小焊接變形，降低殘余應(yīng)力，避免焊接裂紋，提高工件質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是：

1)閥體(1)、活門(2)備料：按圖紙要求，使用鑄造和加工的方法制造兩瓣的閥體(1)和整體的活門(2)，閥體(1)把合成整體后加工合縫處雙面u型焊接坡口；

2)閥體(1)、支座(3)分裝焊：按圖紙要求將閥體(1)和支座(3)裝配到一起，并進(jìn)行焊接固定；

3)閥體(1)、活門(2)涂耐高溫漆：對(duì)裝焊支座(3)的閥體(1)和活門(2)單件進(jìn)行噴砂、清理，涂耐高溫漆進(jìn)行防護(hù)，并進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚?/p>

4)整體裝配加工：按圖紙要求將閥體(1)與活門(2)裝配在一起，同加工閥體(1)與活門(2)配合表面，保證閥體(1)與活門(2)之間的同軸度精度；

5)安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具：在閥體(1)與活門(2)配合表面處安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具，活門(2)端部安裝工具轉(zhuǎn)臂(4)，用于焊接過程中活門(2)的旋轉(zhuǎn)與固定；

6)旋轉(zhuǎn)活門(2)及焊接：球閥立放，法蘭面朝下，用支墩墊穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)活門(2)至焊接位置并固定，焊前預(yù)熱至100℃以上，在閥體(1)的對(duì)稱位置采用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行立焊焊接，先于大坡口側(cè)焊接，焊縫一次焊2～3層，小坡口側(cè)清根，內(nèi)外交替施焊，旋轉(zhuǎn)活門(2)，焊接其余位置，分多次轉(zhuǎn)動(dòng)活門(2)循環(huán)焊接至焊滿，對(duì)不等厚度連接部位隨焊過渡；

7)中間探傷：焊接厚度達(dá)394mm的四個(gè)法蘭角(5)采取焊至1/2厚、3/4厚時(shí)增加兩次ut探傷；

8)消除應(yīng)力退火處理：將球閥以立放位置吊放在退火爐上，用支墩分別墊穩(wěn)閥體(1)和活門(2)，按專用退火規(guī)范進(jìn)行消除應(yīng)力處理；

9)對(duì)球閥焊縫質(zhì)量和尺寸公差進(jìn)行檢查，完成球閥的最終加工。

技術(shù)效果：

大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥體積大，寬4870mm，高3820mm，總重84.95t，閥體與活門裝配難度大，閥體組對(duì)的定位與同軸度要求高，在活門軸與閥體軸孔之間需支撐工具軸套，裝配后的吊運(yùn)過程需保持閥體組對(duì)的定位與同軸度。

本發(fā)明適用于大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥。對(duì)于大型水輪機(jī)球閥，傳統(tǒng)工藝無(wú)法保證焊接質(zhì)量和尺寸公差。按照以往的工藝方法，球閥閥體為分為多瓣結(jié)構(gòu)，拼焊成1/2圓后，通過法蘭面把合成整體。但隨著水面高程和機(jī)組功率的大幅提高，管道內(nèi)水壓增大，對(duì)密封要求增大，如按照傳統(tǒng)的工藝方法，焊接質(zhì)量、尺寸公差和通流面質(zhì)量均難以保證。

本發(fā)明是大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥裝配焊接工藝方法上的革新，是制造方法本質(zhì)上的改變。使用本發(fā)明的工藝方法，球閥整體裝配焊接尺寸可以有效保證。設(shè)計(jì)制作工具軸套，使其滿足生產(chǎn)過程中活門在閥體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)要求，同時(shí)起到活門轉(zhuǎn)動(dòng)后定位的作用，保證焊接的可達(dá)性、對(duì)稱性和安全性。

本發(fā)明采用活門及閥體單件裝焊前在內(nèi)、外表面涂耐高溫漆進(jìn)行防護(hù)，并將單件進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，使涂裝表面漆膜固化，有效避免了整體焊接退火后通流面死角區(qū)域表面無(wú)法進(jìn)行涂漆保護(hù)。

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)并焊接的工藝方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接工藝方法，使焊接可達(dá)性及操作性大大提高，有效控制焊接變形，中間探傷保證了球閥焊縫的質(zhì)量，保證了球閥關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定性，大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥裝配焊接質(zhì)量明顯提升。

附圖說明

圖1為大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖2為大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥的工藝方法原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種保證大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥的公差以及質(zhì)量的一種裝配焊接制造工藝方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

1)閥體1、活門2備料：按圖紙要求，使用鑄造和加工的方法制造兩瓣閥體1和整體活門2，閥體1把合成整體后加工合縫處雙面u型焊接坡口；

2)閥體1、支座3分裝焊：按圖紙要求將閥體1和支座3裝配到一起，并進(jìn)行焊接固定；

3)閥體1、活門2涂耐高溫漆：對(duì)裝焊支座3的閥體1和活門2單件進(jìn)行噴砂、清理，涂耐高溫漆進(jìn)行防護(hù)，并進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚?/p>

4)整體裝配加工：按圖紙要求將閥體1與活門2裝配在一起，同加工閥體1與活門2配合表面，保證閥體1與活門2之間的同軸度精度；

5)安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具：在閥體1與活門2配合表面處安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具，活門2端部安裝工具轉(zhuǎn)臂4，用于焊接過程中活門2的旋轉(zhuǎn)與固定；

6)旋轉(zhuǎn)活門2及焊接：球閥立放，法蘭面朝下，用支墩墊穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)活門2至焊接位置并固定，焊前預(yù)熱至100℃以上，在閥體1的對(duì)稱位置采用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行立焊焊接，先于大坡口側(cè)焊接，焊縫一次焊2～3層，小坡口側(cè)清根，內(nèi)外交替施焊，旋轉(zhuǎn)活門2，焊接其余位置，分多次轉(zhuǎn)動(dòng)活門2循環(huán)焊接至焊滿，對(duì)不等厚度連接部位隨焊過渡；

7)中間探傷：焊接厚度達(dá)394mm的四個(gè)法蘭角5采取焊至1/2厚、3/4厚時(shí)增加兩次ut探傷；

8)消除應(yīng)力退火處理：將球閥以立放位置吊放在退火爐上，用支墩分別墊穩(wěn)閥體1和活門2，按專用退火規(guī)范進(jìn)行消除應(yīng)力處理；

9)對(duì)球閥焊縫質(zhì)量和尺寸公差進(jìn)行檢查，完成球閥的最終加工。

如圖1所示為大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥結(jié)構(gòu)示意圖，整個(gè)球閥由閥體1、活門2和支座3組成。

如圖2所示為本發(fā)明工藝方法原理示意圖。為保證閥體1焊縫可操作性，在焊接過程，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂4，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥體1焊縫的焊接。法蘭角5進(jìn)行中間探傷。

需用裝備：

●熔化極氣保焊機(jī)

●水準(zhǔn)儀

●樣沖

●鉛墜

●直尺

●500mm高支墩

●工具轉(zhuǎn)臂4

●工具軸套

●轉(zhuǎn)動(dòng)擋塊

●銷塊

●退火爐

●吊車

具體工藝步驟：

●閥體1備料：閥體1為兩瓣結(jié)構(gòu)，采用鑄件，材質(zhì)為zg20simn，把合成整體后加工合縫處雙面u型焊接坡口；

●活門2備料：活門2采用整體鑄件，材質(zhì)為zg20simn，加工外形輪廓；

●閥體1、支座3分裝焊：按圖紙要求將閥體1和支座3裝配到一起，并進(jìn)行焊接固定；

●閥體1、活門2涂耐高溫漆：對(duì)裝焊支座3的閥體1和活門2單件進(jìn)行噴砂、清理，涂700℃鋁粉有機(jī)硅耐高溫油漆進(jìn)行防護(hù)，并將閥體1、活門2進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，使涂裝表面漆膜固化；

●整體裝配加工：將閥體1與活門2裝配在一起，同加工閥體1與活門2配合表面，保證閥體1與活門2之間的同軸度精度；

●安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具：在閥體1與活門2配合表面處安裝旋轉(zhuǎn)及固定工具，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦面嵌入銅瓦，防止抱死，活門2端部安裝工具轉(zhuǎn)臂4，用于焊接過程中活門2的旋轉(zhuǎn)與固定；

●旋轉(zhuǎn)活門2及焊接：球閥立放，法蘭面朝下，用支墩墊穩(wěn)，通過吊車起吊工具轉(zhuǎn)臂4端部，旋轉(zhuǎn)活門2使其通水口法線與水平線成45°角，用銷塊和擋塊卡主工具軸套，實(shí)現(xiàn)固定活門2，焊前預(yù)熱至100℃以上，在閥體1的對(duì)稱位置采用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行立焊，先于大坡口側(cè)進(jìn)行焊接，焊縫一次焊2～3層，小坡口側(cè)清根，內(nèi)外交替施焊，將活門2旋轉(zhuǎn)90°，焊接其余位置，分多次轉(zhuǎn)動(dòng)活門2循環(huán)焊接，將小坡口側(cè)焊縫焊至坡口深度的1/2，再將大坡口側(cè)焊至坡口深度的3/4，而后將小坡口側(cè)焊滿，最后將大坡口側(cè)焊滿，對(duì)不等厚度連接部位隨焊過渡；

●中間探傷：焊接厚度達(dá)394mm的四個(gè)法蘭角5采取焊至1/2厚、3/4厚時(shí)增加兩次ut探傷；

●消除應(yīng)力退火處理：將球閥以立放位置吊放在退火爐上，用支墩分別墊穩(wěn)閥體1和活門2，按專用退火工藝規(guī)范進(jìn)行消除應(yīng)力處理；

●對(duì)球閥焊縫質(zhì)量和尺寸公差進(jìn)行檢查，完成球閥的最終加工。

本發(fā)明是大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥裝配焊接工藝方法上的革新，是制造方法本質(zhì)上的改變。本發(fā)明焊接輔助工具軸套、活門2及閥體1單件裝焊前涂耐高溫漆、邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊立焊的工藝方案是首次應(yīng)用，是根據(jù)本球閥結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)的。使用本發(fā)明的工藝方法，使焊接可達(dá)性及操作性大大提高，有效控制焊接變形，中間探傷保證了球閥焊縫的質(zhì)量，保證了球閥關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定性，大型全焊接結(jié)構(gòu)水輪機(jī)球閥裝配焊接質(zhì)量明顯提升。