[发明专利]一种插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法

说明书

本发明公开一种插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法。属于水泵水轮机领域。本发明上环板及下环板分块下料拼焊后二次精割导叶装焊孔，工字形插入式导叶一体地设置方形端头及圆根并独立地备料加工，单件制备完成的导叶插装到上环板及下环板的导叶装焊孔中并在上环板及下环板非过流侧完成工字形插入式导叶方形端头与环板间焊缝焊接，导叶圆根与装焊孔相交切除区域堆焊补足。本发明极大地提高了座环产品的制造工艺性，不受座环产品开口高度及导叶流道长度空间可达性限制，易于应用自动化焊接方法，并且使座环连接焊缝避开了座环运行的高应力区，提升了座环产品的制造质量及运行的安全裕度。

技术领域

本发明涉及水泵水轮机领域，尤其涉及一种插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法。

背景技术

水泵水轮机座环及水泵座环的运行高应力区位于座环导叶的圆根部分，应力幅值由圆根部分向座环环板及导叶两侧呈递减趋势，座环导水机构中心线位置的应力比△σ/△σmax＜0.5，传统焊接结构的水泵水轮机座环及水泵座环采用的是座环环板与导叶T形接头焊接形式，其缺点是：

1)连接焊缝位于导叶圆根处，座环高应力部位与焊缝连接部位高度重合，焊缝残余应力与运行应力叠加并作用于焊缝内部的薄弱环节，给部件安全稳定运行带来风险。

2)对于开口高度小且流道尺寸长的水泵水轮机座环及水泵座环，制造工艺性差，个别焊缝区域无法焊接、铲磨及无损探伤。

3)座环环板与导叶间需要焊接及铲磨圆根，周期长，圆根焊缝流道区域表面质量及铲磨型线尺寸精度不易保证。

4)座环环板与导叶间焊接形式及位置为横焊位置及平角焊位置的T形接头，与平焊位置的水平对接接头相比，焊接难度更大。

5)导叶与环板装配时需要高装且Z向焊接收缩量大，不易保证座环开口高度等水力学尺寸。

综上，采用传统焊接结构形式及制造方法的水泵水轮机座环及水泵座环制造工艺性差、焊接质量及尺寸精度不易控制，部件制造及运行的安全裕度相对较低，因此有必要研发出一种插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法。

发明内容

鉴如此，本发明通过采用一种新型一种插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法，可以取代传统焊接结构形式及制造方法的水泵水轮机座环及水泵座环，改善座环产品的制造工艺性并提升了座环产品的制造质量及运行的安全裕度；本发明通过如下步骤实现：

步骤一：上环板及下环板分块下料拼焊后二次精割导叶装焊孔，工字形插入式导叶一体地设置方形端头及圆根并独立地备料、加工；

步骤二：单件制备完成的工字形插入式导叶插装到上环板及下环板的导叶装焊孔中并在上环板及下环板非过流侧完成工字形插入式导叶方形端头与环板间焊缝焊接，工字形插入式导叶圆根与装焊孔相交切除区域堆焊补足；

在上述插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法中，所述步骤一中，当工字形插入式导叶厚度小于等于350mm时，工字形插入式导叶选用带有Z向性能的抗撕裂钢板制备，当工字形插入式导叶厚度大于350mm时，工字形插入式导叶选用锻钢制备。

在上述插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法中，所述步骤一中，与工字形插入式导叶一体设置的方形端头厚度与环板一致，外形轮廓为环板导叶装焊孔向外偏置焊接坡口宽度而形成。

在上述插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法中，所述步骤一中，与工字形插入式导叶一体设置的圆根为导叶母材单件加工或铲磨而成，无需导叶与环板装配后通过焊接增材及铲磨形成圆根。

在上述插入式导叶焊接结构水泵水轮机座环制造方法中，所述步骤二中，工字形插入式与环板间焊接坡口形式为Ⅱ型窄间隙坡口，焊接形式为过流侧带衬垫的全熔透焊缝，焊接位置为平焊位置。