电站发电机定子改造钎焊工艺

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

田湾核电站1#发电机由俄罗斯某工厂生产制造[1]，我公司承接了其定子部分的改造任务，参照其原有的结构形式重新设计图纸并进行生产制造。该发电机定子绕组及导电部件均采用钎焊方式进行连接，生产制造过程中涉及大量钎焊工序，并应用到多种钎焊方法。该定子涉及的钎焊部件尺寸较大，结构形式较为复杂，钎焊难度较大，且多数钎缝为通水的气密性焊缝，对钎焊质量及钎焊工艺过程要求非常高。

1 定子鼻端连接部件钎焊

1.1 定子鼻端结构国、内外大型汽轮发电机水冷定子线圈上、下层的连接有多种形式，如锡焊的多股线连接、关节式连接和套管连接等[2]。经过对比试验，决定采用套管结构，如图1所示，项①与项③两个连接部件由项②套管进行连接，再分别与上、下层定子线棒连接，形成一个循环水路。

图1 定子鼻端连接结构图

1.2 钎焊方法的选择及验证

受空间及结构限制，此处接头难以采用感应加热钎焊工艺，决定采用火焰钎焊的方法进行钎焊，钎料为BCu80AgP钎料，该钎料又被称为自钎剂钎料，其中的磷成分不仅能够有效降低钎料熔点，还能够在钎焊过程中清除铜的氧化物，不需要另外添加钎剂[3]。

火焰钎焊是通过火焰对钎焊接头进行加热的，需要严格控制加热过程，以保证钎焊温度及接头受热均匀，对钎焊操作者的技术水平要求很高。为了验证钎焊工艺过程，并对操作者进行培训，提前进行了钎焊工艺试验。通过反复多次试验，确定了该接头的钎焊顺序，即先钎焊项1和项3与定子线棒间的钎缝，再钎焊项1和项3与项2间钎缝，这样可以保证钎焊接头受热均匀，提高加热效率，降低加热过程对定子线棒水盒-水盒盖钎缝及线棒绝缘的影响。

1.3 钎焊工艺要点

钎焊工艺的要点包括以下4方面。

(1)焊前应彻底清理待焊接头表面，去除油脂、污物、杂质等，并用浸水白纱布对定子线棒端部绝缘进行防护。

(2)钎焊前，所有连接部件均已装配完毕，全部定子线圈形成一个相互贯通的系统，如图2所示，用法兰封闭汽、励端各一个气体出口，使得该系统只有一个进气口和一个出气口。钎焊时将氩气由进气口不间断通入，由出口流出，使所有钎缝均在氩气保护下进行焊接，达到防止钎缝背部及管路氧化的目的。

图2 氩气流通防护示意图

(3)钎焊时用氧-乙炔中性焰进行加热，并保证钎焊接头的受热均匀，钎焊顺序如图3所示，按照①→②→③→④顺序进行钎焊。

图3 钎焊顺序示意图

(4)钎焊结束后，在钎料彻底凝固之前，不允许触碰、移动接头。

2 引线铜排钎焊

2.1 引线铜排结构

高压瓷套及引出线装配中引线铜排共有6种形式，形状复杂，是我公司目前生产的尺寸最大的软连接部件，如图4所示。以其中一种引线铜排为例，其由42片尺寸为0.5×160×870mm的T2软铜带叠加并进行弯型后，而后在软连接两端铜带外侧分别放置2mm铜薄板并进行整体封焊，最后在封焊区域进行加工。

图4 引线铜排

2.2 引线铜排弯型

由于引线铜排形状复杂多样，且尺寸较大，若采用传统的模具压型的方式进行弯型，需要为每种形式引线铜排提制相应的压型模具，模具非常笨重且利用率较低。通过对引线铜排尺寸形式进行判定，根据以往铜板弯型经验，采用在平台上焊接圆柱进行手工弯型的工艺，如图5所示。弯型时预留了材料回弹量，并在焊后、加工后进行了多次复型，保证了引线铜排整体尺寸。

图5 引线铜排弯型

2.3 引线铜排封焊

针对引线铜排端部大面积封焊，需要提前在层与层之间预置银焊片(规格为0.1mm的BCu80AgP自钎剂钎料)，通过感应加热的方法实现压焊。根据接头尺寸制作了感应圈，可以保证整个钎焊接头均匀加热。

压焊时，将钎焊接头放置在特制的压焊工具上，以实现在感应加热过程中对钎焊接头施加压力实现封焊，如图6所示。该压焊工具通过在支臂一侧放置并调节千斤顶，实现在钎焊过程中对接头施加可调节的压力，进而保证引线铜排端部厚度方向尺寸。

图6 引线铜排封焊

3 结语

田湾1#发电机定子改造项目涉及的钎焊工序繁多，接头尺寸大、结构形式复杂，对接头钎焊质量要求高，钎焊难度大。本文通过氩气保护火焰钎焊的方式很好的保证了鼻端连接部件钎焊质量；通过合理设计感应圈及压型工具，完成了引线铜排端部大面积封焊。

整台定子在制造过程中涉及的钎焊工序进展顺利，不仅保证了产品质量和生产进度的要求，同时也为今后类似项目的生产制造奠定了坚实基础。