向心磁极铁托板焊接质量的分析

王　慧

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)



向心磁极铁托板焊接质量的分析

王慧

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

对向心磁极铁托板和磁极铁心焊接时出现的质量问题着重进行了分析,并针对各类质量问题逐一给出相应的处理和改进措施。这些措施能保证后续磁极铁托板的焊接质量并满足机组安全运行要求。

向心磁极铁托板；磁极铁心；焊缝开裂；翘起；表面质量

0　引言

磁极是水轮发电机的关键部件之一，磁极由磁极铁心、磁极线圈、阻尼绕组及极身绝缘等组成。对于大容量、高转速水轮发电机组，为了避免线圈因受到机组运行时产生的侧向力而发生有害变形,磁极一般选用梯形向心式结构，且在磁极的T尾端，即线圈下绝缘托板下方焊接铁托板以将磁极线圈固定在磁极铁心上,保证线圈和铁心的整体一致性，防止机组运行时线圈松散和变形。磁极铁托板材料通常为4mm厚的碳素结构钢板Q235B，磁极铁托板和磁极铁心周向间断焊接，焊缝型式为角3mm焊缝，焊缝长30mm，间断120mm，并用绝缘销把铁托板和下绝缘托板把合在一起。由于磁极为向心式，因此磁极铁托板也是向心式的。由于向心结构弧度的存在，使铁托板加工时不易保证图纸设计尺寸和行为公差要求，因此也增加了铁托板和磁极铁心焊接时的难度，从而容易出现焊接质量问题。

1　原因分析

通过统计几个电站的向心磁极在生产时出现的问题，如厄瓜多尔CCS电站、索普拉多拉电站等，总结出向心磁极铁托板和磁极铁心焊接时一般存在以下三个问题：(1)铁托板焊缝开裂,磁极铁托板与铁心的点焊部位存在裂纹；(2)铁托板焊后翘起约3～5mm；(3)焊接铁托板导致的磁极线圈表面质量问题。以上这些问题使电站的安全运行存在严重的安全隐患，甚至部分电站磁极因为铁托板焊接存在质量问题而被退回，给公司效益带来极大损失。因此有必要对向心磁极铁托板焊接质量问题产生的原因进行分析，并针对这三个问题给出改进措施。焊缝开裂见图1。

关于焊缝开裂，主要原因：(1)磁极铁托板平面度和尺寸超差造成和磁极铁心间隙过大，不符合图纸要求，从而影响焊接质量。二者间隙设计理论值是0.5mm，而大于1mm，则认为间隙过大，不利于焊接，影响焊接质量；(2)焊接铁托板时需要使用压紧工具压紧铁托板，这时存在焊接空间小的问题，导致焊接操作空间受限，从而影响焊接操作；(3)磁极铁心在粘接极身绝缘Nomex纸时需刷粘接胶HEC56102，以往在刷胶时将铁托板焊点位置涂刷上粘接胶，有些胶进入磁极冲片之间，这些胶无法彻底清除，焊接时粘接胶受热，气化影响焊接质量。关于铁托板焊后翘起，如见图2所示。

铁托板焊后翘起的主要原因：(1) 因为铁托板较薄，而且为中空的四边形框架结构，存放不当易产生变形，或者本身加工后平面度超差，而焊接前没有进行很好的整形，导致铁托板和绝缘托板不贴合，焊后更容易翘起；(2)磁极铁托板一般厚度为4mm，钢板厚度较薄，焊接过程中收缩变形较大,导致铁托板翘起。关于磁极表面质量问题如图3所示。

磁极表面质量问题的主要原因：(1)铁托板和磁极铁心焊点焊接时会产生飞溅的焊豆，焊豆和焊缝打磨过程中会产生粉尘及铁屑，这些会进入铁托板与磁极铁心间隙中，附着在线圈表面和匝间，后续清理不彻底，易造成匝间短路,存在质量隐患；(2)目前磁极表面清理时使用压缩空气，此种清理方式吹起的灰尘、粉尘、铁屑会掉落到周围的磁极表面，造成二次污染，同时间隙内的铁屑、粉尘会进入到缝隙的深处，不能达到清理的目的。

2　改进措施

关于焊缝开裂问题，改进措施如下：(1)装焊铁托板时，如铁托板与磁极铁心间隙大于1mm，焊接时根据间隙大小分别填充厚度1mm、2mm、3mm的垫条，垫条需超出铁托板1mm左右，焊接时先将垫条焊牢在铁心上，然后再焊接磁极铁托板；(2)磁极铁托板焊段加长至50mm，间隔100mm，焊角大小为3～5mm，焊接时需保证焊角达到设计图纸上的焊角要求，焊缝要求饱满美观，焊接时50mm长焊缝分2次焊接,保证焊接后完全收缩；(3)焊接后焊缝需100%目击检查，清除焊缝表面留存的焊药残渣；(4)后续磁极铁心刷胶前使用美纹纸对焊接位置进行保护；(5)为保证焊接操作空间，在后续铁托板焊接中将压紧装置的位置外移，保证压紧装置的内侧距离焊缝焊接区域不小于20mm，同时增加压紧工具的数量，保证约300mm距离内有1个压紧点；(6)对于铁托板已经装焊且开裂的磁极，开裂的焊缝应打磨清除然后重焊。

关于铁托板焊后翘起，改进措施如下：(1)设置专用的摆放工具，避免磁极铁托板存放时产生有害变形；(2)在后续新机组设计中加大铁托板厚度尺寸，以防止因铁托板较薄而导致的存放和焊接变形，铁托板厚度控制在4～8mm(具体需要依据磁极极身高度尺寸确定)；(3)完善铁托板图纸尺寸和形位公差的要求，安装焊接前应加强对铁托板尺寸的复检，铁托板焊接前进行整形，保证铁托板和下绝缘托板贴合，焊接后铁托板与绝缘托板的局部间隙不大于1.5mm；(4)焊接时增加压紧工具的数量，减少焊接时铁托板的变形。

关于提高磁极表面质量，改进措施如下：(1)在后续铁托板焊接及焊缝打磨前需做好防护措施，采用石棉带填充铁托板与磁极铁心间隙。采用石棉布或防火布对线圈进行全面围护，接缝处需进行叠压封固，对焊豆、粉尘及铁屑进行有效遮挡；(2)后续磁极清理时需采用吸尘器和面团清理磁极表面的灰尘、粉尘、焊渣和铁屑。

3　结语

本文通过对向心磁极铁托板焊接时出现的问题进行原因分析，给出处理和改进措施，并通过实践证明,以上措施确实可行,保证了铁托板焊接质量，可为同类型其他机组向心磁极铁托板的设计和焊接提供借鉴作用，提高产品质量。

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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；毕业于华中科技大学，现从事水轮发电机的设计工作.

2016-04-11