一、改造原因

由于共振造成了发电机组顶盖、底环焊缝开裂。增强水泵水轮发电顶盖、底环刚性的方法是对原顶盖、底环腹板平角焊缝和仰角焊缝进行补焊增强，增加焊缝的高度。在实施增强补焊过程中，为了防止产生冷热裂纹、焊接变形、焊接应力过大等缺陷，应采用适当的焊接工艺，以达到避免在运行过程中再次出现裂纹和消除机组共振的目的。

二、施焊前准备

在施焊前应认真充分准备，清理焊缝及其两侧表面240mm范围内的水分、铁锈、油漆、油污、积渣等污物；使用脱漆剂除去原焊缝及焊缝两侧(两侧各240mm)的油漆；用角磨机将原有焊缝及需施焊的位置打磨出金属光泽。为了避免开裂和原有裂纹的扩大，严禁使用尖锤敲击焊件，应采取措施对顶盖和底环上的测压孔、RTD孔口进行封堵保护，对设备加工组合面和螺杆丝扣进行保护，防止被带电的焊条头划伤，焊接之前还应用烤枪除去焊缝的水分和湿气。

对原焊缝进行无损检测，如有缺陷应采取处理措施。在裂纹两端前3~5mm处打直径为6mm的止裂孔以防止补焊过程中裂纹出现扩展。用角磨或电弧气刨将裂纹清除干净并开U型坡口，再次对坡口表面进行无损检测，确认裂纹已*清除后，再按焊接工艺进行补焊。

三、补强焊接的工艺过程

焊接材料应选用具有质量保证的合格产品，应附有出厂材质证明书和质量保证书，并经检验合格。将焊条在350~400°C的条件下烘干保温2h,烘干后放人120°C焊条保温箱内，随用随取。焊条在箱内存放的时间不宜超过4h，否则应重新烘焙，烘培次数不得超过2次。焊接时取用2~3根电焊条，并随时盖好焊条保温筒盖，防止受潮。

施焊前应对焊接处进行预热，施焊处及背面工件表面温度达到80T才可开始焊接，层间温度应控制在80°C。

焊接用电焊机采用4台ZX7—400S逆变直流电焊机（见表1)。

焊接时采用小电流、短段、分散、多层多道退步焊的方法以减少焊接应力。除根部及表面焊缝外，均逐层逐段进行锤击消除应力，睡击工具采用规格为妬以上的圆头风铲。焊接方向采取分段退步跳焊法，起弧和灭弧点错开50mm(见图1)。

广一水泵厂为了避免应力集中和焊接热应力造成焊件结构变形，焊接过程中由4名焊工同时进行施焊，均匀分布在水泵顶盖、底环的圆周上，将整个构件均匀分为4个焊接区（见图2),每名焊工各负责1个焊接区。

每个焊工先焊接每块区域的1号腹板a侧（见图3)。a侧焊完1层后再焊接1号腹板b侧，在b侧焊接时对a侧焊缝同步进行锤击消除焊接应力。1号腹板两侧各焊1层后再焊2号腹板焊缝，焊接顺序和焊接方法同1号腹板*，以此类推，直至4个焊接区的每个腹板均焊完1层。然后再进行第2层、第3层焊接，直至达到广一水泵补强加固的设计要求。焊接角度和焊缝形状应用角向磨光机打磨到符合相关规定要求。

为了避免焊接应力过大造成裂纹的缺陷，4个施焊区的焊工应采用相同的焊接速度和焊接电流，且对称施焊。

四、顶盖、底环补强焊接的位置

在顶盖和底环上，对原有焊缝裂纹进行消除缺陷处理后，再进行补强焊接，使顶盖、底环的刚性增加，从而避免水泵水轮发电机组在导叶小开度运行时共振现象的产生。

顶盖补强加固增强刚性，广一水泵厂的措施主要是对下环板和上环板之间的连接腹板原有角焊缝进行补强加固堆焊，对四周加强筋角立焊缝进行补强加固。先焊接短腹板角焊缝，再焊长腹板原有角焊缝，zui后焊四周角立焊缝。

底环补强加固增强刚性的措施是对加强筋上端角焊缝处缺陷处理后进行堆焊加固。

五、变形监测及焊后处理

在顶盖、底环补强加固增强刚性的焊接施工过程中应安排专人监控焊接变形，变形情况在冷态下监测。将底环、顶盖平均分为6个点，用12只百分表进行测量。监测底环时，测量架固定在尾水锥管四周墙壁上；监测顶盖变形时，百分表固定在涡壳座环上。根据广一管道泵各部位的变形情况，适时调整焊接顺序和焊接的各项参数，并做好焊接过程中的监控记录。

顶盖、底环补强加固增强刚性的焊接施工后，应将焊缝按图纸要求尺寸打磨成圆弧过度，改善局部受力状况，防止应力集中（见图4)。

所有施焊处在焊接工作完成后48h进行外观检查和无损检验，所有焊缝还应进行100%的PT或MT无损探伤。发现缺陷应详细记录缺陷的大小、位置，并判断缺陷的性质，及时进行返修。返修采用角向磨机等机械方法将缺陷清除干净，打磨出金属光泽。进行PT或MT检查确认缺陷*清除后才能进行补焊翻修，同一部位的返修次数不宜超过2次。

六、结语

经过上述补强加固增强刚性措施后，4台水泵水轮发电机组运行时，原先导叶小开度运行的共振现象消失，机组运行平稳可靠。现已稳定运行数年，原先出现裂纹的位置未发现新裂纹，其他部位也未发现新形成的裂纹等缺陷。实践证明上述顶盖、底环补强加固增强刚性并消除共振的施工措施和方法是安全可靠的。

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