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×××水电站转轮叶片裂纹分析及处理摘要：×××电站水轮发电机组在运行过程中转轮出现裂纹严重威胁水电厂的安全经济运行通过对水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因分析和处理总结了水轮机转轮叶片裂纹在一般情况下的常用处理方法和一般工艺保证了机组的安全稳定运行。关键词：转轮叶片裂纹裂纹处理补焊工艺0绪论×××水电站位于四川省石棉县境内的松林河干流上电站安装有3台单机容量43MW的立式混流式水轮发电机组总装机129MW单机额定流量为26m3/s转轮型号为HLD307C直径2050mm转轮为铸焊结构上冠、下环及15个叶片单独加工后组焊为一体。上冠、下环及和叶片材料均为ZG06Cr13Ni6Mo。首台机组于2007年6月投入商业运行。×××三台机组在投运后转轮不同程度地都出现裂纹最为严重的是2011年7月中旬1#水轮发电机组在在运行过程中转轮叶片出现掉块水导摆度突然增大导致水力不平衡水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生对机组安全运行构成很大威胁也给电厂带来极大的经济损失。因此分析裂纹产生原因并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查对及时处理缺陷消除事故隐患是十分必要的。1裂纹产生原因分析1.1铸造缺陷及焊接缺陷铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源造成裂纹的产生。由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。铸焊结构的转轮若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接在焊缝及热影响区也会出现气蚀和裂纹（如图1、图2）。（图1：转轮叶片出水边穿透性裂纹及气蚀）（图2转轮叶片出水边掉块）1.2应力集中转轮在水压力及离心力的作用下大应力区主要分布在转轮叶片周边上按第三强度理论计算得出转轮叶片存在四个高应力区他们的位置在叶片进水边正面（压力分布面）靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内（如图1、2）。1.3运行原因由于汛期、枯水期发电量和电价系数等问题电站要考虑最优经济效益导致机组在低负荷或震动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。2裂纹处理2.1阻止裂纹延伸通常裂纹的两端尾部内应力接近材料的极限强度在外力或热应力的影响下还会继续延伸。因此必须在裂纹两端打止裂孔孔径应不小于6mm裂纹清理过程中如发现纹路有新的的发展趋势应停止清理再追加止裂孔一般孔深应比裂纹深度大4～6mm。但实际工作环境有时使钻止裂孔无法操作就采取用电焊或炭弧气刨在裂纹末端穿孔实际证明此法可行。2.2裂纹清理及开坡口纹的坡口处理可根据裂纹的大小和工作量决定采用炭弧气刨可对较深的裂纹进行多次吹割这种方法操作简便速度快但坡口内往往有渗碳层要用异型砂轮磨削。为了防止过热引起变形和裂纹扩展炭弧气刨必须间断使用。对于裂纹较小的部位可直接用磨光机或异型砂轮磨削出坡口。坡口的形式应遵守焊接工艺的一般要求主要根据裂纹情况、部位和铲除及施焊方便而定。裂纹清除后应进行着色探伤以确认裂纹是否全部清除干净。2.3补焊工艺叶片补焊可采用两种方法一是同种材料热焊这种方法工艺较复杂要进行焊前预热和焊后热处理焊接条件较恶劣但是由于补焊焊缝的填充材料和被补焊母材基本一致因此在使用过程中出现问题的可能性较小；另一种是奥氏体焊条进行冷焊。冷补焊工艺简单生产周期短。冷补焊焊接过程中不发生相变且焊缝的塑性较好。因此该方案可不预热简化了补焊工艺避免了铸钢件受到大的热作用从而减小了被焊件的应力和变形。奥氏体焊条冷焊工艺简单但是补焊金属强度低于母材且由于不预热冷焊近缝区的冷却速度较大不可避免在补焊的近缝区产生淬硬组织给补焊接头的性能带来不利影响。综合两种焊接工艺该电站采用将两种焊接工艺结合起来主要方法步骤如下：2.3.1用碳弧气刨或砂轮机将裂纹和缺口位置刨出V型坡口直到合格为止然后用。用磨光机和电磨对坡口进行清理直至露出金属光泽；2.3.2用乙炔焰对需补焊的位置进行预热预热温度控制在150℃-200℃之间预热时间控制在5-10min预热范围控制在焊缝周围30cm左右。2.3.3预热完成后开始对裂纹施焊采用不锈钢A237（φ2.5mm）焊条进行打底焊焊接电流控制在60-70A（打底焊不要一次完成需分段进行）。焊前焊条要经过200～300℃的温度烘焙1～2h。打底焊工作根据缺口或裂纹情况分多次完成每完成一次后进行打磨去除飞溅和夹渣部分磨出金属表面光泽。在下一次打底焊工作开始前需要预热和消除应力后再进行。2.3.4堆焊根据裂纹需要堆焊部位厚度选择A042