摘要：從龍羊峽水電站1#機組檢修中重新認識到制定并嚴格執行焊接工藝在水輪發電機組過流部件汽蝕處理工作中的重要性。正確選擇焊接工藝參數是獲得質量優良的焊縫和較高的生產率的關鍵.這就需要在生產實踐中去摸索，去體驗，從中積累經驗，最終掌握操作技能。

　　關鍵詞：水輪機;焊接工藝;汽蝕處理;

　　我們都知道，氣蝕對水輪機過流表面的破壞過程會縮短機組的檢修周期，增加檢修的復雜性，耗費大量的人力、物力，財力，減少發電量。同時我們也認識到，裂紋是焊接作業中十分危險的缺陷，它會在應力作用下擴展到整個焊縫，對機組的正常運行造成極大的危害。有的裂紋還會在焊接過后一段時間內出現，稱為延遲裂紋。這種裂紋的危害性更大。在對水輪機尾水管里襯鋼板汽蝕進行處理時，在材料方面，如用碳鋼焊條修補則不能達到抗汽蝕的目的，按照以往的焊接方法，都是在原母材汽蝕區域堆焊不銹鋼層，選用的焊條有A102、A237以及近兩年使用的新型焊條0Cr13Ni4MoRe。但是經過比對發現，由于母材鋼板和焊條是兩種不同的材質，尾水管環境陰冷潮濕、溫度低、容易形成大的熱應力，在原母材(16Mn)上堆焊不銹鋼層，容易出現焊條的熔敷金屬與母材難以相熔，更會使不銹鋼焊條焊接層與原母材的結合部位發生更嚴重的破壞。

　　一般來說，焊條的選用可參照母材的材質，選用與母材成分相同或相近的焊條。對于強度等級為350-400MPa級的16Mn、15MnV鋼，應根據結構的技術要求和剛性等條件，選用酸性焊條或堿性焊條;強度等級更高的普低鋼焊接時，則應選用堿性焊條。

　　16Mn鋼是屬于350MPa級的普低鋼。常見的焊接方法都可用于16Mn鋼的焊接。手弧焊時應采用強度等級為E50的焊條，應用最多的是E5015焊條。對于要求不高的焊件，亦可采用酸性的E5003和E5001焊條。16Mn鋼用E5015焊條焊接后，焊縫和接頭的機械性能。用E5015焊條焊接16Mn鋼，可以達到等強度的要求。

　　與低碳結構鋼相比，普低鋼焊接時，熱影響區容易淬硬，對氫的敏感性強，焊接應力較大時，焊接接頭易產生各種裂紋。此外，在焊接熱循環的作用下，使焊接接頭的組織和性能發生變化，增大了脆性破壞的傾向(特別是厚板結構)。因此，這類鋼焊接時的主要總是是裂紋和脆化。焊接線能量較大時，可以防止淬硬組織，但卻易于產生魏氏組織;焊接線能量較小時，則相反。因此，對于不同的鋼種，應該分別選擇不同的焊接工藝參數。

　　由于機組運行時間較長，運行工況(水頭、負荷等)多變，常使機組偏離最佳工況運行，從而導致轉輪、葉片、尾水管等部件產生裂紋、汽蝕甚至補氣管撕裂脫落等危及電站安全運行的危險。在龍羊峽龍羊峽水電站1#機組檢修中，檢查發現泄水錐(材質為16Mn)被撕裂脫落五分之一、1#和3#補氣管右下側里襯鋼板(材質為16Mn)被撕裂脫落和湊合節一周焊縫開裂以及在泄水錐(材質為16Mn)、葉片(材質為0Cr13Ni6Mo)、補氣管(材質為1Cr18Ni9Ti)等部位出現三十余條裂紋。

　　在湊合節(材質為16Mn)汽蝕區域的補焊和裂紋處理中，由于沒有制定嚴格的焊接工藝， 在焊條的選用上出現了差異，焊接結果也出現了明顯的不同。一部分工作人員選用J507焊條進行焊接，一部分人員使用0Cr13Ni4MoRe馬氏體不銹鋼焊條焊接。在完成一個工作日之后，發現選用0Cr13Ni4MoRe焊條焊接湊合節的裂紋，大多數裂紋沒有處理成功，進行了多次處理;而選用E5015也就是我們常常使用的J507焊條焊接后沒有出現裂紋，但是每次檢修必須處理大面積的汽蝕區域。經過反復實踐，在湊合接部位使用不銹鋼焊條、并選用合理適用的焊接工藝焊接過度層，會大大降低工人的勞動強度，改善尾水管里襯的工作狀況。

　　而在泄水錐裂紋的處理上，選用小的焊接參數如：小的焊接電流、小的焊條直徑、較快的焊接速度等，選擇分段焊接和多層多道焊的工藝進行操作，在焊接過程中采用捶擊焊縫的方法消除應力。在處理葉片裂紋時，我們的工作人員嚴格執行了檢修規程中對汽蝕磨損及裂紋處理的焊接工藝，選用和葉片材質相匹配的A237焊條，并在出現裂紋的葉片上進行焊前預熱、焊后熱處理的工藝，并嚴格執行檢修規程，對出現裂紋的部位清根、處理滲碳層、加熱、焊接、保溫、消除應力等工藝程序。并對焊接部位按原型打磨，裂紋一次處理成功，取得了很好的效果。

　　水輪機補氣短管2006年由原來的16Mn優質低合金鋼更換為1Cr18Ni9Ti不銹鋼補氣短管，補氣短管支撐椎管為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，補氣短管固定底座為16Mn優質低合金鋼，在拼裝時選用A237不銹鋼焊條焊接，并嚴格執行烘培焊條并用保溫桶保溫焊條、焊前預熱、焊后保溫緩冷的工藝，取得了好的效果。焊前預熱的工藝是防止冷裂紋、熱裂紋和熱影響區出現淬硬組織的有效措施。例如16Mn鋼作T形接頭焊接裂紋試驗，在溫度低于-15℃施焊時，幾乎全部發生淬硬及冷裂。經預熱150℃后施焊時，則冷裂紋消失。

　　實踐表明，整體高溫回火可以將80-90%的殘余應力消除，效果最好。焊后立即對焊件的全部 ( 或局部 ) 進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施稱為后熱。后熱的目的是避免形成硬脆組織，以及使擴散氫逸出焊縫表面，從而防止產生裂紋。焊前嚴格按照說明書的規定對所用焊條進行烘焙、焊前清除焊件上的油污、水分，減少焊縫中氫的含量、選擇合理的焊接工藝參數和熱輸入，減少焊縫的淬硬傾向、焊后立即進行消氫處理，使氫從焊接接頭中逸出。

　　對于淬硬傾向高的鋼材，焊前預熱、焊后及時進行熱處理，改善接頭的組織和性能，采用降低焊接應力的各種工藝措施，保證了焊接工藝的完整性，減少了焊接缺陷的產生和存在空間，焊縫質量完全可以保證，也是保證檢修質量的最佳選擇。經過選用不同焊條進行焊接的結果對比發現，選用小直徑的焊條、選擇小的焊接電流，選用合適的焊接速度施焊，就能掌握熱輸入的大小，就能控制焊接缺陷的出現。而焊前預熱和焊后熱處理兩種工藝在焊接工作中也是必不可少的減少或者防止缺陷出現的重要工藝措施。

　　焊接論文范例：淺談焊接變形的控制及火焰矯正方法

　　在配合水工對里襯鋼板預基礎環之間形成的空腔部位進行灌漿做打壓實驗時，也對我們的焊接質量進行了全面的檢驗。打壓時大多數焊縫和不銹鋼堆焊面有刺水現象，需要補焊。首先，這里有水輪機尾水管母材在長期汽蝕環境下工作以及反復焊接導致母材性能降低引起損壞，但是在經過處理的焊縫出現明顯的裂紋，就不僅僅是母材的問題了。有些焊縫有很明顯的焊接缺陷存在，如：氣孔、夾渣、弧坑等，焊工在操作中偶爾會在焊件上隨意引弧，這些都會嚴重削弱焊縫強度，降低焊接接頭力學性能，產生應力集中，甚至會產生裂紋，導致焊接結構的破壞。況且，鋼結構在經過多次焊接或者切割后它的性能將會大大降低。

　　因此，嚴格參照焊接工藝實施焊接、選擇合適的焊條、合適的焊接電流等焊接工藝措施，并嚴格執行焊前預熱和焊后熱處理既能減少反復處理焊接區域的概率，也是保護里襯鋼板性能的好辦法。焊接質量同樣也是可以保證的，同時，工人在潮濕環境下作業時間長、工作量大的矛盾也得到了解決。

　　作者：趙發秀