如何进行马氏体不锈钢水轮机转轮特厚板的FSW +SMAW焊

    (1)工况  三门峡水电站水轮发电机组中的混流式转轮材质为ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈铸钢，规格Φ5500mm，净重92t，分两瓣在工厂制造，到工地焊为一体。受铸造能力所限，其中上冠分为环板、面板、合缝板分别铸造后再焊为一体。环板与面板角接环缝采用电渣焊，合缝板角接接头及叶片与上、下冠的组焊采用焊条电弧焊。

   (2)电渣焊焊接工艺  环板与面板角接环缝直径Φ4400mm，厚达180mm，国内尚无以电渣焊焊接的先例，故焊前按ASME规范第Ⅸ卷作焊接工艺评定。在评定合格基础上施焊。工艺要点：采用超低碳同质焊丝H00Cr17Ni6Mo-ANF-14的组配，焊后进行正火+两次回火热处理。设计的工装使焊缝始终处于便于电渣焊的垂直位置，并解决了引弧、建立渣池和引出熔池的一系列工艺问题。转轮角接环缝经20h连续施焊才完成，焊后100% UT检验合格。

   (3)焊条电弧焊焊接工艺

   1)上冠合缝板角接接头焊接：开不对称双面J形坡口，以低匹配的A237焊条焊接（熔敷金属主成分为0Cr18Ni12Mo2V，σb≥540MPa，δ5≥25%），焊接区局部预热到80℃。直流反接，多层多道焊，焊后100% UT检验合格后再行热处理。

   2)叶片与上冠及下环焊接：仍开不对称双面J形坡口，为防止冷裂，以低匹配的A237焊条焊接打底层，填充、盖面则采用同质超低碳不锈钢焊条M831，以确保接头综合力学性能及耐腐蚀、抗气蚀性能与母材一致。仍预热80℃，直流反接，多层多道对称焊，层温<150℃。由于焊接工作量大，故组织了14名焊工同步施焊。正面焊后允许背面碳弧气刨清根，但清理后应100% PT检验合格，方能继续对背面施焊。焊后100% UT、PT检验合格后整体消除应力热处理。

   3)两瓣转轮的工地复合：尽管是厚大件复合，但限于工地条件也只能采用焊条电弧焊。其中难度最大的是下环复合，焊前应以机加工开不对称双U形坡口，并以千斤顶顶开3～5mm间隙作为反变形，以防止焊后圆度超差。仍采用A237焊条打底，M831焊条填充、盖面，多名焊工同步实施的内外对称多层多道焊方案。但现场不具备热处理条件，而只能以层间圆头风铲作局部振动消除应力，焊后则作局部回火热处理，以消除应力。

   (4)生产应用  以此工艺焊接的转轮已在水电站服役多年，足以证明其可靠性。从事后分析，厚度为180mm板用ESW焊是无可厚非的，但采用SMAW焊复合大厚度板的施工方案值得商榷，今后施工时不妨探讨一下采用药芯焊丝半自动MIG焊，甚至MAG焊的可行性。

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