发电电动机一体式转子瓶形轴焊接工艺初探

The first trial of welding process of the integrated bottle-shaped shaft of generator rotor

额定水头在650 m以上的可逆式抽水蓄能机组,其发电电动机转子均采用上下端轴、转子支架及磁轭挂筋一体式结构设计,转速可达500 r/min以上。为满足动载、高转速苛刻工况运行条件,细长的发电电动机转子"瓶形轴"设计要求选用低合金高强度ASTM A668 Class E等级锻钢材料。产品"瓶形轴"总长11 m,最大外径2.3 m,总自身质量108 t,受锻造能力制约,轴身采用分段锻造再组焊,后与主立肋焊成一体的制造方案。由于受轴身、主立肋壁厚超过300 mm,ASTM A668 Class E锻钢冷裂倾向较大、焊缝要求100%清根焊透、熔敷金属填充量超过转子总自身质量5%,结构尺寸精度要求高、工期紧等不利因素及条件限制,焊接制造难度极大。文中提出科学合理、实际可行的焊接工艺措施,如高效窄间隙埋弧焊及双工位自动焊同步施工、焊接坡口尺寸优化、轴身装配定位保证、提制工装支撑有效防退火变形等,并结合前期工艺试验验证成果进一步优化工艺方案,以提高其焊接制造可靠性。实际生产验证表明:采取的工艺措施合理可行、效果显著,产品轴各项技术指标均满足或优于设计要求,其为攻克"瓶形轴"优质高效焊接制造积累了宝贵经验。