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        0 概述
        東風(fēng)發(fā)電廠位于貴州省清鎮(zhèn)市與黔西縣交界的鴨池河河段上，在三岔河和六沖河匯合口下游8km，為烏江流域梯級(jí)開發(fā)的第2級(jí)電站，裝機(jī)容量3×190MW+1×125MW，為地下式廠房。4號(hào)機(jī)組裝機(jī)容量為125MW，進(jìn)水蝶閥型號(hào)為42000×7pk41x-19Mn，為洪城機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)，配套伸縮節(jié)為長(zhǎng)沙東屋機(jī)電有限責(zé)任公司產(chǎn)品，型號(hào)為4200SJTB-19Mn。2005年12月4號(hào)機(jī)組投入發(fā)電運(yùn)行，2009年4月運(yùn)行人員在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)蝶閥內(nèi)有異常的撞擊聲，該聲音隨機(jī)組負(fù)荷增大而增大，后將機(jī)組轉(zhuǎn)檢修后檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流環(huán)與伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型伸縮管環(huán)板的焊縫出現(xiàn)大量裂紋，同時(shí)導(dǎo)流環(huán)瓦片撕裂被水沖掉約3m長(zhǎng)一段。東風(fēng)發(fā)電廠隨即組織了專業(yè)技術(shù)人員討論分析裂紋的形成原因，并咨詢了廠家設(shè)計(jì)人員，制定了詳細(xì)的導(dǎo)流環(huán)缺陷處理方案。
        1 導(dǎo)流環(huán)產(chǎn)生缺陷的原因分析
        1.1 結(jié)構(gòu)材質(zhì)的影響
        東風(fēng)發(fā)電廠導(dǎo)流環(huán)材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti不銹鋼，厚度為δ4mm，導(dǎo)流環(huán)瓦面上均勻分布若干個(gè)Ф40mm的均壓孔。導(dǎo)流環(huán)缺陷發(fā)生后，請(qǐng)有資質(zhì)的單位對(duì)當(dāng)時(shí)材質(zhì)進(jìn)行了檢驗(yàn)，金屬材料方面沒有明顯問題，可以排除由于材質(zhì)不當(dāng)或者材質(zhì)劣化等造成導(dǎo)流環(huán)產(chǎn)生裂紋的因素。但導(dǎo)流環(huán)本體結(jié)構(gòu)圓周尺寸較大，而厚度較薄，和伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型環(huán)板之間只有一道焊縫連接，導(dǎo)流環(huán)長(zhǎng)期處于高速水流和經(jīng)常的壓力脈動(dòng)中，材料的變形容易引起導(dǎo)流環(huán)的受力不均勻。另外，導(dǎo)流環(huán)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也存在不合理＊的地方，導(dǎo)流環(huán)的出水邊外側(cè)有結(jié)構(gòu)型環(huán)板可以起到部分定位作用，但導(dǎo)流環(huán)內(nèi)側(cè)卻無任何的定位裝置，因此，導(dǎo)流環(huán)厚度較薄和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的欠缺應(yīng)該是導(dǎo)流環(huán)產(chǎn)生焊縫缺陷的因素之一。
        1.2 安裝工藝和施工質(zhì)量的影響
        經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)損壞的導(dǎo)流環(huán)外觀檢查，蝶閥導(dǎo)流環(huán)在安裝焊接過程中，導(dǎo)流環(huán)與伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型環(huán)板的焊縫外觀形成不良，存在多處咬邊和未溶合現(xiàn)象。另外，出水側(cè)與伸縮管內(nèi)環(huán)面貼合不好導(dǎo)致導(dǎo)流環(huán)本體局部懸空，在機(jī)組運(yùn)行過程中，由于水力沖刷和壓力脈動(dòng)影響致焊縫產(chǎn)生疲勞從而加劇了裂紋的擴(kuò)展。
        1.3 機(jī)組運(yùn)行方式的影響
        導(dǎo)流環(huán)長(zhǎng)期受到機(jī)組運(yùn)行時(shí)水流的沖刷，尤其是機(jī)組帶高負(fù)荷時(shí)大流量高速水流的沖刷，極易導(dǎo)致導(dǎo)流環(huán)焊縫疲勞產(chǎn)生裂紋。另外，機(jī)組頻繁調(diào)整負(fù)荷過程或機(jī)組在振動(dòng)區(qū)運(yùn)行時(shí)，壓力的脈動(dòng)使得壓力鋼管內(nèi)產(chǎn)生紊流，加劇了導(dǎo)流環(huán)各部的受力不均勻。東風(fēng)發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)常擔(dān)任調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，雖然采取了一系列措施盡量避開機(jī)組的振動(dòng)區(qū)運(yùn)行，但由于機(jī)組頻繁的開停機(jī)和機(jī)組AGC投入后負(fù)荷的頻繁調(diào)整，水頭變化較大，機(jī)組難免會(huì)經(jīng)常穿越振動(dòng)區(qū)域或在振動(dòng)區(qū)域附近運(yùn)行。因此，機(jī)組的高負(fù)荷運(yùn)行和在振動(dòng)區(qū)域的運(yùn)行應(yīng)該也是造成導(dǎo)流環(huán)焊縫產(chǎn)生裂紋損壞的原因之一。
        2 導(dǎo)流環(huán)缺陷處理情況
        2.1 導(dǎo)流環(huán)結(jié)構(gòu)型式的改進(jìn)
        為解決導(dǎo)流環(huán)強(qiáng)度不夠的問題，同時(shí)又能使導(dǎo)流環(huán)安裝后的高度不超出伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型伸縮管環(huán)板，決定將4mm厚的0Cr18Ni9Ti不銹鋼導(dǎo)流環(huán)更換為6mm厚的，同時(shí)將導(dǎo)流環(huán)的瓦片寬度加大30～50mm，使導(dǎo)流環(huán)出水邊與蝶閥伸縮管內(nèi)環(huán)面接觸的同時(shí)又能保證導(dǎo)流環(huán)在水流方向有30mm左右的伸縮裕量。
        為加強(qiáng)導(dǎo)流環(huán)下游側(cè)的定位，在靠近導(dǎo)流環(huán)出水邊的伸縮管內(nèi)環(huán)面圓周上均勻布置焊接16個(gè)不銹鋼壓塊，用以限制導(dǎo)流環(huán)板在徑向上的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又不影響導(dǎo)流環(huán)在水流方向上的自由伸縮調(diào)節(jié)。為了減小壓塊對(duì)水流流態(tài)的影響和防止壓塊產(chǎn)生氣蝕，特將壓塊打磨成流線型。
        2.2 導(dǎo)流環(huán)瓦片的制作安裝工藝
        2.2.1 導(dǎo)流環(huán)瓦片加工制
        按照原導(dǎo)流環(huán)尺寸進(jìn)行加工制作，為便于安裝，將整個(gè)導(dǎo)流環(huán)均分成4塊，每塊導(dǎo)流環(huán)板在加工時(shí)將焊接邊的坡口打好，便于安裝時(shí)焊接。加工圖見圖1。

圖1 導(dǎo)流環(huán)瓦片加工結(jié)構(gòu)示意圖

        2.2.2 導(dǎo)流環(huán)安裝工藝
        安裝導(dǎo)流環(huán)前，先用厚度為20mm的鋼板加工6對(duì)楔子板（見圖2）和8個(gè)“7”字塊（見圖3），安裝時(shí)，先將需要安裝的導(dǎo)流環(huán)瓦片的一頭定位在伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型環(huán)板焊接位置上，然后利用加工好的“7”字塊分別點(diǎn)焊在導(dǎo)流環(huán)進(jìn)、出水邊結(jié)構(gòu)型環(huán)板的內(nèi)環(huán)面上，再用加工好的楔子板將需要安裝的導(dǎo)流環(huán)瓦片楔緊定好位（見圖4），*后將定位好的導(dǎo)流環(huán)瓦片用不銹鋼焊條點(diǎn)焊牢固。取掉已點(diǎn)焊好的導(dǎo)流環(huán)瓦片位置的“7”字形的工具和楔子板，重新定位和點(diǎn)焊下一段導(dǎo)流環(huán)瓦片，重復(fù)以上過程，將需要安裝的導(dǎo)流環(huán)瓦片全部點(diǎn)焊固定好。

圖2 楔子板

圖3 7字塊

圖4 導(dǎo)流環(huán)安裝定位示意圖

        2.3 導(dǎo)流環(huán)的焊接工藝
        2.3.1 焊材的選擇
        由于伸縮節(jié)導(dǎo)流環(huán)的材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti不銹鋼，而伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)型環(huán)板的材質(zhì)為19Mn，焊接對(duì)象為2種不同材質(zhì)鋼，經(jīng)研究后決定放棄原用的適用于0Cr18Ni9Ti不銹鋼焊接的A102不銹鋼焊條，重新選用了在異種鋼之間焊接性能更好的A302不銹鋼焊條來焊接。
        2.3.2 焊接方法的選擇
        導(dǎo)流環(huán)的焊接采用手工電弧焊（SMAW）進(jìn)行焊接，選用φ3.2mmA302不銹鋼焊條。導(dǎo)流環(huán)安裝的高度不能超出伸縮管內(nèi)壁平面，導(dǎo)流環(huán)與厚壁件的組裝間隙≤1.0mm，導(dǎo)流環(huán)縱縫組裝間隙≤1.0mm，導(dǎo)流環(huán)縱縫錯(cuò)牙≤0.5mm，焊接采用多層、多道、分段、對(duì)稱、退步焊接方法，整個(gè)環(huán)縫采取內(nèi)外對(duì)稱、上下對(duì)稱、分段倒退、多層多道焊接方法，分段長(zhǎng)度400～600mm。在每道焊縫完成后均用風(fēng)鏟進(jìn)行消應(yīng)處理，導(dǎo)流環(huán)與結(jié)構(gòu)型環(huán)板的焊接應(yīng)無裂紋、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等缺陷，外觀質(zhì)量合格。
        3 結(jié)束語
        東風(fēng)發(fā)電廠4號(hào)機(jī)組導(dǎo)流環(huán)缺陷處理后經(jīng)過近兩年的運(yùn)行，導(dǎo)流環(huán)本體及焊縫都完好無損，壓塊也無明顯氣蝕現(xiàn)象。這充分證明了此次導(dǎo)流環(huán)的處理方法和焊接工藝是正確的。設(shè)備缺陷的處理只有建立在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采取正確的處理工藝和方法才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而也才能保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。