武都电站机组蜗壳制造工艺和质量控制.doc

武都电站机组蜗壳制造工艺和质量控制摘要：金属蜗壳是水轮机埋件的关键部位，技术 要求高，制作工艺复杂本文讲述了制造工艺准备和过程质 量控制，确保蜗壳质量指标得到有效控制关键词：蜗壳；数控切割；瓦片卷制；制造工艺；质量 控制1・项目概况四川武都水电站共装机3台机组，单机容量50MW,该电 站3套水轮机金属蜗壳由中国水利水电第五工程局有限公司 机电制造安装分局第一水工机械厂承担制作，总工程量为150余吨该水电站蜗壳特点为外形尺寸变化大，截面直径从最大4600mm过渡最小1200mm,座环直径为4905mm根据 设计图纸蜗壳由26节组成（包括1节凑合节），其中第4至17节，每一个单节由3种板厚不同的瓦片组拼而成，其余各 节为单节整体制作，钢板材质为16MnR,板厚随外形尺寸减 小而变薄，变化范围为28〜16mni蜗壳单线图如图（1）所 示各节瓦片在工地上现场焊接，每套蜗壳厂内完成蜗壳与 座环的预拼装蜗壳与座环拼装模型如图（2）2. 蜗壳制造工艺流程技术工艺准备f材料米购f材料检查f数控下料f压头卷板一放样地样一焊接支撑加固一与座环拼装一验收一防腐f编号、出厂3. 技术工艺准备3. 1制定工艺为了保证蜗壳制造质量满足图纸和业主要求，技术人员 对厂内现有设备能力、制作能力、图纸和技术协议进行了综 合分析，针对数控下料、坡口制备、瓦片卷制、校正、拼装、 焊接、防腐等工艺流程制定了切实可行的方案，主要包括瓦 片下料、卷制工艺图、工艺单、焊接工艺卡、蜗壳拼装作业 指导书、蜗壳吊装作业指导书和防腐作业指导书等。

瓦片的 坡口形式如图(2)：3. 2展开放样蜗壳单节瓦片的进水口和出水口的半径不一样，进水口 的半径要大于出水口的半径，单节制作是将进水口和出水口 形状近似于圆进行分节，以减小放样、卷制和拼装的难度 由于同一节瓦片的进水边和出水边半径不一样，所以单节形 状为斜锥按设计图利用CAD绘制单节瓦片的展开尺寸为 验证展开数据是否正确，工艺人员利用CAD、扳金展开软件 以及Solidworks软件对蜗壳进行二维和三维放样、展开以 得到瓦片的展开图，且用5 =0. 5mm的镀锌铁皮按1： 20的 比例制作了蜗壳模型3.3技术安全交底认真实施安全技术质量交底制度，蜗壳制造开始和每个 工序施工前，由技术部和质量安全部对各施工班组操作人员 进行技术、安全交底根据交底的对象确定交底的内容，使 每一位参与者都明白产品的结构特点、工期要求、制造程序、 工艺流程、工序工作内容、标准操作程序、技术要求、规范 及检测方法等主要有蜗壳制造技术交底（下料、卷板）、 蜗壳焊接技术交底、蜗壳组装技术交底、蜗壳吊装安全作业 交底3. 4制定质量检验计划质量检验部门收到工艺图纸后，根据图纸和技术协议以 及GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》要求，制 定详细的质量检验计划，并下发相关车间，由车间完成“一 检”和“二检”，主要包括瓦片下料质量检验记录、瓦片卷 制校正质量检验记录、蜗壳拼装质量检验记录、焊接过程控 制记录、防腐过程控制记录、包装标识等。

4. 原材料准备因为蜗壳的每一节管口尺寸都不一样，所以单节瓦片的 展开尺寸都不相同，为减少材料损耗，提高材料利用率，降 低生产成本，原材料为定尺采购原材料进厂检验要求，对 于所有到货的蜗壳钢板按要求进行超声波抽检，按照 JB4730-2005执行，同时取样标识，送具有检验资质的单位 进行化学成分和机械力学试验，各项指标合格后方可投入使 用；根据工艺评定，选用的焊接材料到货后抽样送出检查， 同时检查焊材外观及质量保证书，库存注意防潮，使用前须 烘烤5. 下料施工要点及质量控制将瓦片展开图录入数控程序中，对瓦片的水流方向和腰 线进行标注，经检查确认无误后安排下料下料具有以下特 点：5.1腰线、水流方向、压头裁边量的标识5. 1. 1腰线位置的标识腰线位置是提供给蜗壳整体拼装参考而增设的方法 是：在绘制切割零件时在蜗壳零件的理论腰线位置采取增画 底a=10mm,高h=10mm的等腰三角形凸形标记，等腰三角形 的中线位置即腰线，待数控切割后用粉线将两凸点连接成一 直线，并用样冲标识打出距凸点40mm段，样冲间隔以5〜8mm 为佳，最后在切割坡口时将其凸点切割、打磨5. 1.2水流方向的标识蜗壳零件两曲线边形状相似，待数控程序镜像、旋转切 割后再确认水流方向较为困难，故在数控切割前在零件压头 上增设小三角凸行标记。

方法是：在压头上增画底a=10mm, 高h=10mm的等腰三角形凸形标记，将其小三角标记看成是 水流方向的箭头指向，以供数控切割后标识及卷制制作时参 考5.1.3压头裁边量（线）的标识三棍卷板机，无法在瓦片两末端形成自然圆弧为实现 卷板两端弧面要求和卷制后的质量要求，制定的工艺为：下 料对需卷制的蜗壳板件两端增画宽a=200mm,宽与端头宽度 一致的引弧段进行下料数控切割检查后用样冲标识出裁边 线，待卷制后用半自动切割并制备端头坡口蜗壳零件放样在完成腰线位置、水流方向及压头裁边量 的增设后，重新检查蜗壳切割零件是否为封闭轮廓曲线，检 查无误后保存切割零件图5.2数控切割钢板定尺采购预留切割余量小，根据提供的数控切割指 导书检查所用钢板与数控程序是否一致，并调整割咀垂直 度，待确认后，开始进行数控空运行模拟切割，同时观察模 拟切割路线是否在钢板范围内，最后调整切割程序路径为最 佳位置后点火切割5. 3蜗壳零件标识数控切割完成后，按提供的数控切割指导书标识要求， 在零件上用油漆标识零件名称、水流方向、坡口形式及大小, 同时将腰线、裁边线按要求用样冲进行标记 5.4切割零件的检查瓦片标识后，划出瓦片引弧段裁边线并用样冲标识。

测 量零件对角线、弦长尺寸并记录，检查实测尺寸与放样理论 尺寸是否一致，最终控制零件对角线尺寸偏差为±lnim,长 宽尺寸偏差为土 lmni5.5焊接坡口的制备武都蜗壳零件组圆焊接的坡口形式为直线和曲线K型对 称坡口或K型非对称坡口，切割时将半自动切割机布置在与 瓦片弧形基本一致的弧形轨道上，以保证割嘴与瓦片的曲线 基本一致切割后用砂轮机打磨光滑，达到满足焊接质量要 求5. 5. 1搭设坡口制备平台在数控平台上临时增设5件I12-9000mm的工字钢，将 其牢固的焊接在数控平台上，并确保增设的钢平台平面度5. 5.2坡口制备技术为便于半自动切割机操作，根据坡口深度和角度计算出瓦片上端坡口切割宽度用划规量取上端坡口切割宽度将其 紧固，沿砂轮机打磨光滑的瓦片外轮廓绘岀等于切割宽度的 一系列曲线并用石膏笔描绘清晰可见调整半自动切割机切割坡口角度，沿弧形轨道操作半自 动切割机以曲线为参照，连续切割后形成完整的曲线K型对 称坡口或K型非对称坡口坡口切割完成后，清理粘附氧化 铁，打磨局部不合格坡口面，对出现凹坑的部位进行补焊消 缺处理6. 瓦片卷制成形工艺和质量控制6. 1瓦片卷制6. 1. 1卷制设备：采用CDW25X2000三辛昆卷板机进行卷 制6.1.2卷制方法：由于蜗壳圆弧段进出水口两种弧度不 同，且两管口的半径不同，卷板时根据展开数据点绘制滚压 线，并按滚压线卷制，同时应多次调整钢板倾斜方向，尽量 使实际滚压方向接近理论压制方向，同时还应调整卷板机上 幌的锥度，以保证两管口的弧度，如遇不满足要求时，重新 调整锥度或在一侧加垫铁皮以达到弧度要求。

卷制时，采用 小进幌量反复多次卷制，并用弦长为l・5m的弧度样板检查 其半径尺寸，误差不超过2mmo卷制好的瓦片后用半自动切 割机切割首端和末端引弧段，并按图纸要求制备坡口6.1.3瓦片质量检查：在自由状态下直立于平台上，用 弧长约1.5m的样板检查样板与蜗壳瓦块的间隙不应超过 3mm,用钢卷尺检查瓦块弦长、对角线长、两管口外周长， 同时记录跟踪卷制前应及时消除氧化皮、铁锈等物，卷制 中发现有拉（裂）痕，毛刺现象，应停止卷制，用抛光机磨 平后再进行卷制，严重时，应进行补焊且进行PT探伤检查6. 2放地样组圆6. 2.1瓦片卷制合格后，将管节吊至钢平台在钢平台 上用地规根据每一节瓦片的半径划圆，将各节瓦片放在平台 上与弧线重合，按照图纸要求组圆，节间焊接加固检查管 口与弧线的重合度平面度和圆度不满足要求的部位，用火 焰校正的方式进行校正通过火焰校正调整管口平面度、弧 度以及主要控制尺寸如图(3)瓦片组圆的主要控制尺寸示 意图，检查合格后，拼装和焊接临时支撑和挂装吊耳6.2.2质量控制要点：管口水平度。