巴西杰瑞水电站双层外操作油管制造质量控制

秦振伟

（东方电气集团东方电机有限公司，四川 德阳 618000）

巴西杰瑞水电站双层外操作油管制造质量控制

秦振伟

（东方电气集团东方电机有限公司，四川 德阳 618000）

杰瑞水电站是世界上目前在建的单机容量最大及装机台数最多的贯流式水轮发电机组。本文主要介绍杰瑞电站水轮机双层外操作油管的结构形式和特点及制造难点，重点介绍了其制造过程的质量控制要点，对封闭腔清洁度控制、封闭腔内防护等关键问题进行了较为详细的叙述。

贯流式水轮机；双层外操作油管；封闭腔；质量控制

0 引言

杰瑞水电站位于巴西北部朗多尼亚州的马德拉河上，马德拉河是亚马逊河的主要支流之一。杰瑞水电站将总共安装50台灯泡贯流式水轮发电机组，单台机容量为75 MW，是目前世界上单机容量及总装机容量最大的贯流式机组。其中左岸22台机组为东方电机制造，本文介绍的是东方电机机组中制造难度非常大的双层外操作油管的制造质量控制。

杰瑞水电站双层外操作油管一端连接在主轴支撑板上，另一端连接受油器转轴，不仅是转轮桨叶操作压力油油路的一部分，同时还承担着受油器转轴支撑的作用。双层外操作油管采用双层管结构，由法兰A、法兰B、外层油管和内层油管组成，如图1所示。

图1 外操作油管A简图

双层外操作油管重约1 t，内层油管和外层油管均采用20（L）的冷拔钢管制成，法兰A和法兰B为Q235B钢板加工制成。在外层油管与内层油管之间的封闭腔，是转轮桨叶操作压力油油路，法兰A和法兰B上各开有16个Ф18过油孔，封闭腔通过过油孔与上下油路连接。由于封闭腔是压力油油路，对清洁度要求非常高，而操作油管制造并未采用不锈钢材料，因此制造过程中会出现内腔锈蚀、内腔无法有效清理等问题，本文详细介绍了如何通过质量控制手段来确保双层外操作油管质量合格。

1 质量控制技术准备

考虑到焊接前清理内腔的问题，双层外操作油管的制造工序安排如下：单件下料、加工→法兰A与外层油管焊接→法兰B与内层油管焊接→打磨焊缝并探伤→中间过程加工→喷砂清理表面→表面防护→焊前封闭腔清理检查→过油孔使用螺塞封堵→组焊成整体→焊后内窥镜检查封闭腔→打磨焊缝并探伤→压力试验→封堵封闭腔并精加工→表面防护及包装。使用这样的工艺流程，可以在双层外操作油管封闭腔焊接成整体前，对封闭腔进行全面清理及防护，保证封闭腔的清洁。

除了工艺上的考虑外，还需要在质量检验上进行控制。针对部件特点编制检查试验计划，在各个有质量风险的环节设置检验点，并编制有针对性的检验表格。

2 原材料质量控制

在下料之前，必须严格检查所需钢管、钢板、焊材的质证书，确保所用材料与设计图纸相符。并应检查钢管、钢板外观，表面不能有裂纹、大面积锈坑、起皮等缺陷，材料尺寸应符合材料标准中的验收准则。

3 封闭腔焊接前质量控制

材料下料之后，将进行单件加工，主要是加工法兰内外圆，并加工焊接装配用的止口以及焊接坡口，这些过程质量风险较小，可以按照操作者自检的方式进行质量控制。外层油管与法兰A（下文简称外A管）焊接时，需要严格按照WPS及焊接工艺规程进行操作。由于封闭腔内有表面防护要求，焊后不能进行热处理消除焊接应力，只能在焊接时采取锤击消应的方法，因此需要对这一焊接过程进行监督控制，组织巡查人员不定时检查，发现违规操作时需立即暂停焊接。内层油管与法兰B（下文简称内B管）的焊接也需要按此规则进行质量控制。

外A管焊后要对焊缝进行打磨，使焊缝部位和油管、法兰表面光滑过渡，避免后续使用时形成局部应力集中。焊后需对外A管和内B管的焊缝进行超声波探伤与磁粉探伤，由于焊缝无法清根焊透，超声波探伤的考核深度应加以考虑。

表面喷砂处理后需由专业检查员对喷砂质量进行检查，喷砂表面粗糙度要符合表面防护技术规范的要求，杰瑞项目双层外操作油管在制造中采用的是SSPC标准中SSPC-SP10（Sa2.5）级要求，表面喷砂的质量关系到后续表面防护处理的质量。喷砂后对外A管和内B管进行酸洗磷化处理，酸洗磷化处理会在工件表面形成一层磷化层，对防止锈蚀有一定作用，由于外A管和内B管的管内表面无法进行有效的喷漆作业，因此这两个表面的磷化层将作为最终的防护层，双层外操作油管的其他非加工表面会进行喷漆处理，以使防护效果达到最佳。在酸洗磷化的过程中，由于外A管和内B管的焊缝都没有清根焊透，在酸洗磷化后会有酸液积留于焊缝根部，需要在酸洗磷化后加温到100℃并干燥一段时间，使酸液挥发掉，以免酸液流出破坏磷化层。酸洗磷化后的外A管见图2。

图2 酸洗磷化后的外A管

除管内表面及需要加工的表面外，其余表面按防护技术规范要求涂漆，并检查漆膜厚度应符合要求，无论是经磷化还是涂漆施工后，油管表面外观应均匀一致，不允许有针孔、流挂、桔皮、起皱、剥落、擦伤、磕碰、裂纹、波纹、加热印记等缺陷。内B管涂漆后照片见图3。

图3 涂漆后的内B管

油管涂漆之后，即可进行封闭腔组装。将外A管与内B管放置在平台上，清理过油孔内杂质，然后用螺塞封堵过油孔。将内B管法兰朝下放置于平台上，全面清理外表油漆面上的杂质、漆瘤，磨掉焊接坡口附近的油漆。将外A管用起重机吊起，法兰朝上，吊于适合的高度，全面清理管内表面杂质，并用强光源进行目视检查，清理干净后，将外A管吊到内B管上方，控制外A管缓慢下降，套到内B管的止口上，期间要注意防止磕碰。组装完毕后，取下一个过油孔螺塞，使用内窥镜检查封闭腔，确认封闭腔内无异物杂质后，回装螺塞。如内窥镜检查发现异物，需将外A管吊出，再次进行清理，清理后按上述步骤重新进行组装，并做内窥镜检查。图4是内窥镜检查发现磕碰后掉落漆皮的照片，这种情况下需对磕碰处进行补漆后再组装。上述检查过程是控制封闭腔清洁度的关键环节，需要检查人员全程跟踪监督，并做书面确认后方可转序进行焊接。

图4 内窥镜检查封闭腔

4 封闭腔焊接过程质量控制

封闭腔焊接与外A管、内B管单件焊接的质量控制要点基本相同，在此不再赘述。需要注意的有两点，一是在组装之前将焊缝附件的油漆磨掉，避免焊接时漆膜受热脱落掉于封闭腔内。另一点是，有一条焊缝位于内管的管内壁上，焊接时需制作一个防护装置（如木塞加隔热垫）堵在内管中，防止焊接飞溅至内管管壁深处无法清理。

5 封闭腔压力试验过程质量控制

封闭腔在焊缝打磨探伤并内窥镜复查清洁度后，将进行油压试验。油压试验过程也伴随着封闭腔污染的风险，因此需要设置检验点并加强质量控制。由于制造厂内的油压试验用油一般都是反复使用的，油质并不是很清洁，因此需在油泵出油口位置增加滤纸，以使进入油管封闭腔的压力油保持清洁。此外还应检查打压用油管路是否清洁无杂质，油压接头是否清理干净。在油压试验过程中，除了连接油压接头外的其余过油孔螺塞均应拧紧，并且不得打开。油压试验后，检查双层外操作油管是否有渗漏，排出试验用油，用内窥镜检查封闭腔清洁度。如封闭腔清洁度合格，则装上过油孔螺塞，并做标识牌“工地安装前不可打开螺塞”用以警示。

6 机械加工质量控制

双层外操作油管的内管及外管上都焊接有工艺瓦架，作为加工时的支撑及加工装焊止口的定位基准。由于双层外操作油管是转动轴系的一部分，因此对法兰与油管的装焊止口同轴度、法兰定位止口与法兰面垂直度、两个法兰定位止口的同轴度有很高的要求。在机械加工阶段应设置检验点，对双层外操作油管的形位公差进行重点检查，并按图纸要求检查加工尺寸、粗糙度等质量要素，形位公差打表检查见图5。在机械加工过程中，不允许打开过油孔螺塞，应在开始加工前对机床操作者进行培训，防止误操作后异物进入封闭腔。

7 防护及包装质量控制

图5 检查形位公差

双层外操作油管在封闭腔焊接完成后，需要打磨焊缝进行探伤，焊缝附近的油漆涂层会被打磨掉，此外在转运、油压试验、机械加工过程中，都可能造成表面漆膜损伤。为了防止序间生锈，会在焊缝探伤后、油压试验后这两个节点对油漆进行补涂。在外操作油管加工完成后，将对油管整体进行一次清理、清洗，并在油漆面覆涂一层面漆，精加工表面覆涂一层RUVT-2C长效防锈蜡，内管内壁涂FBT-4T薄层防锈油。防护完成后，应设置检验点，按照防护技术规范对防护质量进行检验。防护检验合格后，双层外操作油管用铝塑膜密封包装，包装内置防腐剂及防锈剂，并可靠固定在带有支撑的包装木箱中，在检验包装质量合格后封箱。由于杰瑞电站地处遥远的巴西，需要进行长途海运，防护及包装质量合格才能保证长途海运中工件不被腐蚀。

8 结束语

杰瑞电站的22根双层外操作油管生产制造已全部完成，经过上述严格的质量控制，每一根双层外操作油管都达到了合格标准，且没有产生报废及返修的情况。从整个过程来看，保证封闭腔清洁度的关键点是封闭腔焊接之前的质量控制，在焊接之前就要对封闭腔做好表面防护，并且保证清洁度合格后再进行焊接，焊接后要随时保持封闭状态，避免污染。由于现在很多发电设备部件都有封闭腔、半封闭腔结构，并且制造过程中经常因为封闭腔有异物而造成返修、报废，因此双层外操作油管的制造质量控制对带有封闭腔结构的部件制造具有一定的借鉴意义。

TV735

：B

：1672-5387（2017）03-0072-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.03.023

2016-09-02

秦振伟（1982-），男，工程师，从事水轮机质检技术工作。