一种水电站调压室低温焊接密封工装及其安装方法与流程

本发明属于水电站金属结构技术领域，涉及一种水电站调压室低温焊接密封工装及其安装方法。

背景技术：

在引水发电式水电站的设计初期，为了改善压力钢管内部水击现象，常在有压引水隧洞或有压引水管与压力管道衔接处设计建造气垫式调压室，用以改善水击对机组振动的影响。气垫式调压室体积庞大，工作时内部承受气体和液体混合介质的压力，为保障调压室安全稳定运行，在调压室施工完毕后需进行水压和气压的保压试验，试验压力一般为额定压力的1.25倍，保压试验通过验收后可通过位于调压室中部连接管与主压力钢管相连通，投入电站运行使用。

气垫式调压室平行于压力管道纵轴线方向布置，调压室中心线位于压力管道中平段上。调压室为钢板焊接结构，上下游焊接闷头形成密闭空间，通过位于中部的连接管与压力钢管相连。目前，调压室气室钢管全部采用07mnmovr调质高强钢，贴边岔管采用07mnmovr调质高强钢进行补强，中间连接管在接近伸缩节位置的凑合节多采用q345r钢材，其余位置多采用07mnmovr调质高强钢。

在主气室与连接管连通的情况下进行水压试验的前提是，位于中平段两侧气室必须形成密闭空间。由于主气室与连接管连通，必须提供一种方法封闭主气室与连接管之间的空间。气室与连接管大部分采用07mnmovr调质高强钢板焊接结构，依据gb50766-2012标准要求，为保证调质高强钢板的强度要求，不允许在其表面进行常规焊接。常规焊接结构闷头虽然可以达到密封调压室气室的目的，但焊接和拆卸会破坏气室内壁钢板，焊接和气刨焊缝产生的高温会造成高强钢板二次热处理，降低钢板强度，气室运行过程中存在漏水漏气风险，影响机组安全稳定运行。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水电站调压室低温焊接密封工装及其安装方法，在不影响气压室调质高强钢板强度的情况下，密封调压室主气室与连接管之间的空间，使调压室形成密闭空间，满足气垫式调压室水压试验要求。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种水电站调压室低温焊接密封工装，包括密封堵板和若干l型拉筋；密封堵板的下表面开设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封止水装置；l型拉筋的一端与密封堵板固定连接，另一端与调压室钎焊连接；密封止水装置与调压室内的中间连接管的管口周向紧密接触。

优选地，密封堵板的下表面固定连接有若干第二拉紧吊耳，中间连接管伸缩节的内壁固定连接有若干第一拉紧吊耳，第一拉紧吊耳和第二拉紧吊耳通过拉索装置连接。

进一步优选地，若干第二拉紧吊耳均布在密封堵板的下表面。

优选地，密封堵板的上表面固定连接有若干加强筋。

进一步优选地，若干加强筋网格式均布。

优选地，环形凹槽边缘处设有倒角。

优选地，l型拉筋均布在密封堵板周向上。

进一步优选地，l型拉筋的数量为12～24。

本发明公开的上述水电站调压室低温焊接密封工装的安装方法，包括以下步骤：

步骤1：将若干l型拉筋两端打磨后分布在密封堵板周向上，定位后与密封堵板进行焊接；

步骤2：将密封止水装置装入环形凹槽，将密封堵板进行定位；

步骤3：对l型拉筋与调压室进行钎焊，焊接温度≤250℃。

优选地，步骤1采用手工电弧焊，焊接电流为100～120a，电弧电压为20～21v；步骤3采用s-sn40pb58sb锡铅钎料进行钎焊，焊接温度为183～235℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的水电站调压室低温焊接密封工装，由于调压室和中间连接管的材质为调质高强钢板，按照相关标准和规范要求，不允许进行常规焊接，因此采用l型拉筋分别与密封堵板和调压室连接，产生的拉力对密封止水装置进行压紧，使密封止水装置与中间连接管的管口周向紧密接触，从而实现调压室的良好密封。由于l型拉筋与调压室采用钎焊连接，焊接温度较低，在满足连接强度的同时不会对调压室调质高强钢板的强度造成影响，降低了后续的运行安全风险；且结构简单、设计合理，便于安装及拆卸，焊接污染小。

进一步地，中间连接管伸缩节的材质为低合金钢，焊接性好，将第一拉紧吊耳与中间连接管伸缩节的内壁固定，然后通过拉索装置连接第一拉紧吊耳和第二拉紧吊耳，一方面便于在安装时进行定位拉紧，另一方面能够提高密封效果；同时，当个别l型拉筋失效时，能够保证工装不失效，提高安全性和稳定性。

更进一步地，若干第二拉紧吊耳均布在密封堵板的下表面，使拉索装置的拉力能够均匀作用在密封堵板的整个下表面，保证密封止水装置各处压缩量基本相等，提高密封性能。

进一步地，加强筋能够增加密封堵板的刚度，避免水压试验时变形。

更进一步地，加强筋网格式均布的结构，能够平均作用在密封堵板的整个上表面，受力均匀、效果好。

进一步地，环形凹槽边缘处设有倒角，避免对密封止水装置造成损伤，影响密封效果。

进一步地，l型拉筋均布在密封堵板周向上，能够使拉紧力均匀作用在密封止水装置周向上，使压缩量均匀，密封可靠。

更进一步地，l型拉筋的数量为12～24，能够保证拉紧力的强度。

本发明公开的上述水电站调压室低温焊接密封工装的工作方法，焊接参数简单、操作简便，提高了效率，降低了后续的运行安全风险，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为密封堵板上表面的结构示意图；

图3为密封堵板下表面的结构示意图。

图中，1为密封堵板，2为第一拉紧吊耳，3为环形凹槽，4为密封止水装置，5为第二拉紧吊耳，6为拉索装置，7为加强筋，8为调压室，9为中间连接管，10为l型拉筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

如图1，为本发明的水电站调压室低温焊接密封工装，包括密封堵板1和若干l型拉筋10；密封堵板1的下表面开设有环形凹槽3，环形凹槽3内设有密封止水装置4；l型拉筋10的一端与密封堵板1固定连接，另一端与调压室8钎焊连接；密封止水装置4与调压室8内的中间连接管9的管口周向紧密接触。

在本发明的一个较优的实施例中，密封堵板1的下表面固定连接有若干第二拉紧吊耳5，中间连接管9伸缩节的内壁固定连接有若干第一拉紧吊耳2，第一拉紧吊耳2和第二拉紧吊耳5通过拉索装置6连接，拉索装置6可以采用链条葫芦。优选地，若干第二拉紧吊耳5均布在密封堵板1的下表面，如图3，可以采用4个第二拉紧吊耳5方阵排布的布置形式。

如图2，在本发明的一个较优的实施例中，在密封堵板1的上表面固定连接若干加强筋7，优选地，若干加强筋7采用网格式进行均布。

在本发明的一个较优的实施例中，环形凹槽3边缘处加工倒角。

如图3，在本发明的一个较优的实施例中，使用12～24个l型拉筋10均布在密封堵板1周向上。

上述水电站调压室低温焊接密封工装的安装方法，包括：

步骤1：将若干第一拉紧吊耳2周向均布地固定在与中间连接管9伸缩节的内壁上，将密封堵板1放置在调压室8内的中间连接管9的管口处，使密封堵板1的中心与中间连接管9的轴线重合，并清理密封止水装置4的接触面；拉索装置6的两端分别连接第一拉紧吊耳2和第二拉紧吊耳5，调整拉索装置6的拉力至密封止水装置4达到预设压缩量，密封止水装置4的压缩量一般为20％～30％；

步骤2：将若干l型拉筋10两端打磨后分布在密封堵板1周向上，采用手工电弧焊将所有l型拉筋10与密封堵板1进行焊接，焊接电流为100～120a，电弧电压为20～21v；

步骤3：将密封止水装置4装入环形凹槽3，将密封堵板1进行定位；

步骤4：采用s-sn40pb58sb锡铅钎料对l型拉筋10与调压室8钢板进行钎焊，焊接温度控制在183～235℃。

下面以一个具体的实施例对本发明的水电站调压室低温焊接密封工装的选型和安装进行进一步的解释：

1)密封堵板1采用q345r钢板制作，尺寸：(直径*厚)：4000*60mm。密封堵板1自环形凹槽3外边缘至密封堵板1外边缘进行倒角打磨平滑过渡。表面粗糙度要求不小于ra12.5。

2)加强筋7边缘开单v坡口与密封堵板1上表面井字形焊接，水平间距800mm布置。

3)密封堵板1下表面加工用于装配密封止水装置4的环形凹槽3，环形凹槽3的尺寸：(内径*宽*深)3200*22.5*41mm。

4)环形凹槽3处装配密封止水装置4。密封止水装置4采用耐磨丁腈橡胶制造，密封止水装置4与密封凹槽4配合装配，保证密封压缩比为：1:1.25。

5)密封堵板1下表面焊接四个第二拉紧吊耳5。

6)在中间连接管9材质为q345r部分的内壁焊接第一拉紧吊耳2，通过拉索装置6与第二拉紧吊耳5相连，通过拉索装置6拉紧，使密封止水装置4与气垫式调压室内壁紧密接触，起到密封作用。

7)密封堵板1外圆均分12个区域，焊接12根l型拉筋10，l型拉筋10与密封堵板1上表面采用φ3.2mme5015焊条手工电弧焊焊接，焊接电流100～120a，电弧电压20～21v；l型拉筋10与调压室8钢板接触部位采用s-sn40pb58sb锡铅钎料进行钎焊，焊接温度控制在183～235℃。

需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式之一，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。