色拉龙水电站的蜗壳焊缝无损探伤
（刊登于《无损探伤》2019年第5期）
邹仕华
（云南省能源投资集团有限公司 云南 昆明 650228）
[摘 要]：焊缝无损探伤是色拉龙水电站蜗壳安装的重要工序。蜗壳焊缝数量之大，其分布、组成和分类，为焊缝选择性探伤提供依据和准备。从焊缝外观质量和超声波探伤检测，分析蜗壳焊缝无损探伤成果，得出“无论是纵缝、环缝，还是蝶边缝，抽样探伤焊缝的选定，一定要有代表性，促使焊接完好的蜗壳承载涡流的高速水压力”的结论，其成果和好做法值得推广。
关键词：色拉龙水电站；蜗壳；焊缝；无损；探伤
中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1671-4423（2019）05-11-05
（ Kunming 650228）[ Summary] Non-destructive testing of weld seam is an important procedure for installation of spiral case in Xelanong Hydropower Station. The distribution, composition and classification of welds in spiral case provide basis and preparation for selective inspection of welds. From the appearance quality of welding seam and ultrasonic flaw detection, the results of non-destructive testing of spiral case weld are analyzed. The conclusion that the selection of sampling flaw detection seam must be representative, whether in longitudinal seam, circumferential seam or butterfly edge seam, so that the well-welded spiral case can bear the high-speed water pressure of eddy current is obtained. The results and good practices are worth inferring. Wide.
Key words: Xelanong Hydropower Station; Worm shell; Weld; Non-destructive; flaw detection
【收稿日期】【作者简介】邹仕华（），男，湖北潜江人，工学学士，水利水电工程硕士，经济学硕士，正高级工程师，高级职业经理人，省级电力市场监管咨询专家，研究方向是水能动力工程、传统能源经济。
从合同清单分析，色拉龙水电站的蜗壳仅仅是水轮机组的附属设备，包含在“水轮机组及其附属设备”的计价计费之中。虽然没有单列，但容量可观，作用巨大。每条焊缝及其探伤环节十分重要，厂家、施工、监理、设计、第三方检测和业主多方联动，见证和完满解决蜗壳焊缝无损探伤事宜。无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。无损探伤[1]有多种，色拉龙水电站的蜗壳探伤选用了其中的方法之一--超声波探伤。
1.工程概况
色拉龙水电站装机容量7万千瓦，拥有大（2）型水库，年发电量2.699亿千瓦时。坝址控制流域面积2879平方千米，多年平均流量90.6立方米/秒，水库正常蓄水位215米，对应库容8.81亿立方米，死水位206米，调节库容2.84亿立方米，具备年调节能力。枢纽工程由混凝土挡水坝、溢流坝、引水发电系统、发电厂房及开关站组成。坝长619米，其中，左岸坝肩90米，左岸挡水坝段（1#-9#）175米，溢流坝段（10#-12#）71米，导流底孔坝段（13#）19米，进水口及厂房坝段（14#-15#）34米，右岸挡水坝段（16#-23#）160米，右岸坝肩70米。
色拉龙水电站有两台机组，分1#和2#，每台机组配置一个蜗壳，分布在坝后式厂房内，▽158米-▽165米之间，外裹一层厚厚的钢筋混凝土。在外裹钢筋混凝土之前，蜗壳的吊运与安装，工艺精细、繁杂，其中，有一道重要的工序，就是探伤，焊缝探伤。自检时，100%探伤；第三方检测时，抽检10%。严格工艺，无损探伤。
2.蜗壳焊缝的形成
2.1.蜗壳焊缝的分布和组成
色拉龙一级水电站的蜗壳焊缝分布在压力钢管下平段与蜗壳平直连接段凑合节之间、凑合节与直平节之间、直平节与环弧节之间、环弧节与环弧节之间、环弧节与水箱之间。
蜗壳焊缝分纵缝、环缝和蝶边缝。纵缝为顺水流方向的缝，一般的，每节的纵缝有3-4条，直平节的纵缝闭合于自身，而环弧节的纵缝主要是环弧节自身衔接的焊缝。环缝为节与节之间的衔接缝。蝶边缝为环弧节与座环相连的焊缝。
部分焊缝（纵缝）在出厂前完成焊接和探伤，探伤报告随设备物件一道，长途跋涉，从国内制造厂运达国外水电站现场。更多的焊缝还是在现场完成。
焊工属于高级焊工，持证上岗，都是久经多个电站的青年老将。在赶工期的情景之下，几队人马齐上阵，有时挑灯夜战，力求腾出更多时间，交付土建工作面，追赶下一个金结机电工作面。
蜗壳的26节均采用Q345R钢板，壁厚有三种，25毫米、20毫米、18毫米，大头至小头，逐步渐变。焊接前的坡口呈V字形，焊缝宽度在15毫米-26毫米。焊条也选择特殊材料，507焊条，使用之前，经过设置现场的自控远红外线电焊条烘干炉40℃以上温度烘干。
2.2.焊缝的工作量
色拉龙一级水电站的蜗壳有2个，单个蜗壳金属结构总重量53.2吨，占比水轮机组重量的31%。每一个蜗壳有26个节，其中，直平段有2个凑合节（第-1节和第-2节），3个直平节（第1、2、3节）；环弧段有2个凑合节（第2节和第12节），19个环弧节（第21节焊接水箱）。
双倍的100条焊缝，其中，纵缝73条（平直节每节2条纵型焊缝），环缝27条（环弧节每节3条环型焊缝）。焊缝自检时100%探伤，第三方检测抽样10%。以超声波方式进行无损探伤，最短焊缝660毫米，最长焊缝15070毫米，累计焊缝250596毫米，也是无损探伤长度。
3.蜗壳焊缝探伤
3.1.焊缝分类
（1）一类焊缝：主要受力焊缝，比如，管壁纵缝、明管环缝、凑合节合拢环缝、岔管管壁的纵缝和环缝、加强构件（包括支承环以及岔管的肋和梁）的对接焊缝及其与管壁的组合焊缝、闷头与管壁的连接焊缝。因此，蜗壳的纵缝和蝶边缝为I类焊缝。
（2）二类焊缝：次要的受力焊缝，比如，管壁环缝、加劲环的对接环缝及其与管壁间的组合焊缝。因此，蜗壳的环缝为II类焊缝。
（3）三类焊缝：受力很小、且修复时不致停止发电或供水的附属构件焊缝。
3.2.探伤遵循的标准
超声波检测[2]，执行国家标准，按《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》（GB/T11345-2013）B级标准执行。超声波验收，同样执行国家标准，按《焊缝无损检测超声检测验收等级》（GB/T 29712-2013）Ⅱ级评定。
所有一类、二类焊接接头均符合GB/T 29712-2013标准Ⅱ级要求。
3.3.探伤准备
用于焊缝探伤的设备仪器和器具，经过必要的检测鉴定。超声检测仪、探头、试块等，获得权威机构的鉴定证书，确保仪器设备满足要求。
CTS-1002型超声探伤仪（见图1、图2）具有先进的电路设计，其频率高达640MHz，全WGA分辨率（800×480）显示，确保能快速、准确地对缺陷的回波信号进行显示和分析，对各种弱小信号的变化和细节都能及时响应，回波信号的实时性得到有效的保证。
图1.CTS-1002超声探伤仪图 2.检测探头
3.4.无损探伤具体细节
行业经验值，也是规范规定值，有效无损探伤时机安排在焊接结束后24小时。在焊缝局部探伤时，如发现有不允许缺陷，就在缺陷方向或在可疑部位作补充探伤；如经补充探伤仍发现有不允许缺陷，就对该焊工在该焊缝上所施焊的焊接部位或整条焊缝进行探伤。焊缝探伤检测区域，详见图3.
蜗壳焊缝无损探伤，检测焊缝的强度、密实度、拉力、厚度、宽度、平整度等。期盼焊缝处的强度、密实度、拉力等与非焊接区域一直，满足检测质量要求[3]，促使焊接完好的蜗壳承载涡流的高速水压力。
1、2、3-为探头移动位置；
a-检测区宽度；
b-探头移动区域宽度。
图3.色拉龙水电站的蜗壳焊缝探伤检测区域示意图
4.蜗壳焊缝无损探伤成果分析
4.1.焊缝外观质量成果
水轮水轮
图4.色拉龙水电站蜗壳焊缝平面布置图 图5.水轮机组蜗壳外观现状图
4.2.超声波探伤检测成果
（1）焊缝探伤是色拉龙水电站蜗壳安装的重要工序，直接关系到蜗壳安装的整体质量。
（2）焊缝探伤的首要准备应是超声检测仪、探头等的权威鉴定，确保设备仪器在合格可靠状态下进行焊缝探伤，其探伤结果才更切合实际，更有参考价值。
（3）焊缝探伤的时机应设置在焊接完成后至少24小时，减少焊接余温、钢结构不均匀不稳定伸缩等因素对探伤结果的影响。
（4）焊缝探伤更多是检测焊接区域的强度、密实度、拉力、厚度、宽度和平整度等，促使焊接完好的蜗壳承载涡流的高速水压力。
（5）无论是纵缝、环缝，还是蝶边缝，抽样探伤焊缝的选定，一定要有代表性。
（6）色拉龙水电站蜗壳焊缝评定为合格，其成果和好做法值得推广。
参考文献