王　慧

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

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向心磁極鐵托板焊接質(zhì)量的分析

王慧

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

對(duì)向心磁極鐵托板和磁極鐵心焊接時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量問題著重進(jìn)行了分析,并針對(duì)各類質(zhì)量問題逐一給出相應(yīng)的處理和改進(jìn)措施。這些措施能保證后續(xù)磁極鐵托板的焊接質(zhì)量并滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求。

向心磁極鐵托板；磁極鐵心；焊縫開裂；翹起；表面質(zhì)量

0　引言

磁極是水輪發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一，磁極由磁極鐵心、磁極線圈、阻尼繞組及極身絕緣等組成。對(duì)于大容量、高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機(jī)組，為了避免線圈因受到機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力而發(fā)生有害變形,磁極一般選用梯形向心式結(jié)構(gòu)，且在磁極的T尾端，即線圈下絕緣托板下方焊接鐵托板以將磁極線圈固定在磁極鐵心上,保證線圈和鐵心的整體一致性，防止機(jī)組運(yùn)行時(shí)線圈松散和變形。磁極鐵托板材料通常為4mm厚的碳素結(jié)構(gòu)鋼板Q235B，磁極鐵托板和磁極鐵心周向間斷焊接，焊縫型式為角3mm焊縫，焊縫長(zhǎng)30mm，間斷120mm，并用絕緣銷把鐵托板和下絕緣托板把合在一起。由于磁極為向心式，因此磁極鐵托板也是向心式的。由于向心結(jié)構(gòu)弧度的存在，使鐵托板加工時(shí)不易保證圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸和行為公差要求，因此也增加了鐵托板和磁極鐵心焊接時(shí)的難度，從而容易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。

1　原因分析

通過統(tǒng)計(jì)幾個(gè)電站的向心磁極在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的問題，如厄瓜多爾CCS電站、索普拉多拉電站等，總結(jié)出向心磁極鐵托板和磁極鐵心焊接時(shí)一般存在以下三個(gè)問題：(1)鐵托板焊縫開裂,磁極鐵托板與鐵心的點(diǎn)焊部位存在裂紋；(2)鐵托板焊后翹起約3～5mm；(3)焊接鐵托板導(dǎo)致的磁極線圈表面質(zhì)量問題。以上這些問題使電站的安全運(yùn)行存在嚴(yán)重的安全隱患，甚至部分電站磁極因?yàn)殍F托板焊接存在質(zhì)量問題而被退回，給公司效益帶來極大損失。因此有必要對(duì)向心磁極鐵托板焊接質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)這三個(gè)問題給出改進(jìn)措施。焊縫開裂見圖1。

關(guān)于焊縫開裂，主要原因：(1)磁極鐵托板平面度和尺寸超差造成和磁極鐵心間隙過大，不符合圖紙要求，從而影響焊接質(zhì)量。二者間隙設(shè)計(jì)理論值是0.5mm，而大于1mm，則認(rèn)為間隙過大，不利于焊接，影響焊接質(zhì)量；(2)焊接鐵托板時(shí)需要使用壓緊工具壓緊鐵托板，這時(shí)存在焊接空間小的問題，導(dǎo)致焊接操作空間受限，從而影響焊接操作；(3)磁極鐵心在粘接極身絕緣Nomex紙時(shí)需刷粘接膠HEC56102，以往在刷膠時(shí)將鐵托板焊點(diǎn)位置涂刷上粘接膠，有些膠進(jìn)入磁極沖片之間，這些膠無法徹底清除，焊接時(shí)粘接膠受熱，氣化影響焊接質(zhì)量。關(guān)于鐵托板焊后翹起，如見圖2所示。

鐵托板焊后翹起的主要原因：(1) 因?yàn)殍F托板較薄，而且為中空的四邊形框架結(jié)構(gòu)，存放不當(dāng)易產(chǎn)生變形，或者本身加工后平面度超差，而焊接前沒有進(jìn)行很好的整形，導(dǎo)致鐵托板和絕緣托板不貼合，焊后更容易翹起；(2)磁極鐵托板一般厚度為4mm，鋼板厚度較薄，焊接過程中收縮變形較大,導(dǎo)致鐵托板翹起。關(guān)于磁極表面質(zhì)量問題如圖3所示。

磁極表面質(zhì)量問題的主要原因：(1)鐵托板和磁極鐵心焊點(diǎn)焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛濺的焊豆，焊豆和焊縫打磨過程中會(huì)產(chǎn)生粉塵及鐵屑，這些會(huì)進(jìn)入鐵托板與磁極鐵心間隙中，附著在線圈表面和匝間，后續(xù)清理不徹底，易造成匝間短路,存在質(zhì)量隱患；(2)目前磁極表面清理時(shí)使用壓縮空氣，此種清理方式吹起的灰塵、粉塵、鐵屑會(huì)掉落到周圍的磁極表面，造成二次污染，同時(shí)間隙內(nèi)的鐵屑、粉塵會(huì)進(jìn)入到縫隙的深處，不能達(dá)到清理的目的。

2　改進(jìn)措施

關(guān)于焊縫開裂問題，改進(jìn)措施如下：(1)裝焊鐵托板時(shí)，如鐵托板與磁極鐵心間隙大于1mm，焊接時(shí)根據(jù)間隙大小分別填充厚度1mm、2mm、3mm的墊條，墊條需超出鐵托板1mm左右，焊接時(shí)先將墊條焊牢在鐵心上，然后再焊接磁極鐵托板；(2)磁極鐵托板焊段加長(zhǎng)至50mm，間隔100mm，焊角大小為3～5mm，焊接時(shí)需保證焊角達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙上的焊角要求，焊縫要求飽滿美觀，焊接時(shí)50mm長(zhǎng)焊縫分2次焊接,保證焊接后完全收縮；(3)焊接后焊縫需100%目擊檢查，清除焊縫表面留存的焊藥殘?jiān)?4)后續(xù)磁極鐵心刷膠前使用美紋紙對(duì)焊接位置進(jìn)行保護(hù)；(5)為保證焊接操作空間，在后續(xù)鐵托板焊接中將壓緊裝置的位置外移，保證壓緊裝置的內(nèi)側(cè)距離焊縫焊接區(qū)域不小于20mm，同時(shí)增加壓緊工具的數(shù)量，保證約300mm距離內(nèi)有1個(gè)壓緊點(diǎn)；(6)對(duì)于鐵托板已經(jīng)裝焊且開裂的磁極，開裂的焊縫應(yīng)打磨清除然后重焊。

關(guān)于鐵托板焊后翹起，改進(jìn)措施如下：(1)設(shè)置專用的擺放工具，避免磁極鐵托板存放時(shí)產(chǎn)生有害變形；(2)在后續(xù)新機(jī)組設(shè)計(jì)中加大鐵托板厚度尺寸，以防止因鐵托板較薄而導(dǎo)致的存放和焊接變形，鐵托板厚度控制在4～8mm(具體需要依據(jù)磁極極身高度尺寸確定)；(3)完善鐵托板圖紙尺寸和形位公差的要求，安裝焊接前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鐵托板尺寸的復(fù)檢，鐵托板焊接前進(jìn)行整形，保證鐵托板和下絕緣托板貼合，焊接后鐵托板與絕緣托板的局部間隙不大于1.5mm；(4)焊接時(shí)增加壓緊工具的數(shù)量，減少焊接時(shí)鐵托板的變形。

關(guān)于提高磁極表面質(zhì)量，改進(jìn)措施如下：(1)在后續(xù)鐵托板焊接及焊縫打磨前需做好防護(hù)措施，采用石棉帶填充鐵托板與磁極鐵心間隙。采用石棉布或防火布對(duì)線圈進(jìn)行全面圍護(hù)，接縫處需進(jìn)行疊壓封固，對(duì)焊豆、粉塵及鐵屑進(jìn)行有效遮擋；(2)后續(xù)磁極清理時(shí)需采用吸塵器和面團(tuán)清理磁極表面的灰塵、粉塵、焊渣和鐵屑。

3　結(jié)語

本文通過對(duì)向心磁極鐵托板焊接時(shí)出現(xiàn)的問題進(jìn)行原因分析，給出處理和改進(jìn)措施，并通過實(shí)踐證明,以上措施確實(shí)可行,保證了鐵托板焊接質(zhì)量，可為同類型其他機(jī)組向心磁極鐵托板的設(shè)計(jì)和焊接提供借鑒作用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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Analysis on Welding Quality of Shell Feed Plate for Centripetal Magnetic Pole

Wang Hui

(HarbinElectricMachineryCompanyLimited,Harbin150040,China)

Quality problems occurred in welding shell feed plate for centripetal magnetic pole and magnetic pole core are emphatically analyzed in this paper, and treatments and improve measures for each quality problem are given one by one. These measures can guarantee welding quality of the subsequent shell feed plate of magnetic pole, and meet safe running requirements of the unit.

Shell feed plate of centripetal magnetic pole；magnetic pole core；weld cracking；upwarp；surface quality

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.04.17

TM305.1

B

1008-7281(2016)04-0052-003

王慧女1984年生；畢業(yè)于華中科技大學(xué)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)工作.

2016-04-11