蜗壳焊接工艺Word格式.docx

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术委员会对标准的报批稿、送审稿进行了多次的技术审查和规范化整理及校对，使得制订工

作能按计划完成。

本标准的附录A是提示的附录。

本标准由中国电力企业联合会标准化部提出。

本标准由电力工业部水电站水轮发电机标准化技术委员会和水电站水轮机标准化技术

委员会归口。

本标准起草单位：

中国水利水电第七工程局、中国水利水电工程总公司。

本标准主要起草人：

李国治、赵丛茂、黎永茂、沈孝杰。

本标准由电力工业部水电站水轮发电机标准化技术委员会负责解释。

1范围

1.0.1本导则规定了大中型竖轴式水轮机金属蜗壳现场组合安装、焊接及检验的基本工艺方

法、技术要求和操作（施工）程序。

1.0.2本导则适用于以低合金结构钢为基本材料的金属蜗壳，其抗拉强度等级小于或等于

600MPa。

1.0.3小型水轮机金属蜗壳的安装和焊接可参照本导则执行。

1.0.4本导则系根据有关的规程、规范，并结合实践中行之有效的施工经验和工艺方法而制

订，在执行中不排斥先进施工技术的推广和应用。

2引用标准

下列标准的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版

本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能

性。

GB150—89钢制压力容器附录H钢制压力容器渗透探伤

GB3323—87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级

GB3965—85钢制压力容器磁粉探伤

GB8564—88水轮发电机组安装技术规范

GB11345—89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级

DL5017—93压力钢管制造安装及验收规范

SL35—92水工金属结构焊工考试规则

劳人锅［1988］1号关于颁布《锅炉压力容器焊工考试规则》的通知中华人民共和

国劳动人事部1988-01-03

3术语、定义

3.0.1蜗壳瓦片：

组成单节蜗壳的最小基本单元，一般由一片或多片瓦片组成一个蜗壳单节。

3.0.2蜗壳单节：

组成蜗壳的基本单元。

一台水轮机金属蜗壳由多节蜗壳单节组成。

3.0.3纵缝：

与蜗壳环向水流方向一致的焊缝，即蜗壳瓦片间组合焊缝。

3.0.4环缝：

与蜗壳环向水流方向垂直的焊缝，即蜗壳单节间的组合焊缝。

3.0.5蝶形边焊缝：

蜗壳上、下端与座环相结合的环形焊接缝。

3.0.6定位节：

首先安装的起确定位置作用的第一节蜗壳管节。

3.0.7凑合节：

蜗壳安装中最后合拢的单节。

3.0.8大舌板：

蜗壳进口部位，连接带过渡板管节和座环固定导叶的舌形板。

3.0.9耳板：

蜗壳进口部位、对称设置在座环上、下面连接座环与带过渡板管节的板块。

3.0.10导流环：

设置在无蝶形边结构的座环上、下环与蜗壳连接的环形焊缝内侧（过水面）

的环状弧形板。

4一般技术要求

4.1蜗壳瓦片质量

4.1.1蜗壳瓦片用样板检查弧度，其偏差应符合表4.1.1规定。

弧度偏差超过规定时应进行

修弧。

表4.1.1蜗壳瓦片弧度允许偏差

序号蜗壳单节进口内径Dim样板弦长m样板与蜗壳瓦片之间间隙值mm

1Di＞102.0≤3.0

26＜Di≤101.5≤2.5

32＜Di≤61.0≤2.0

4Di≤20.5（且不小于500mm）≤1.5

4.1.2蜗壳瓦片应进行外观检查，发现有裂纹、重皮、夹渣或锈蚀等缺陷应经有关部门研究

处理合格，方准使用。

4.1.3蜗壳瓦片坡口几何尺寸应进行检查；

坡口应磨出金属光泽；

坡口边缘不小于10mm范

围的油、漆、垢、锈、毛刺等应清除干净。

4.1.4蜗壳瓦片坡口不能立即组装焊接的部位，应在干燥状态下涂上虫胶漆片溶液或坡口

漆，防止再生锈；

涂装虫胶漆片溶液或坡口漆的瓦片存放时应垫上方木。

4.2焊接材料

4.2.1检查厂家提供的焊条、焊丝、焊剂牌号是否符合图纸要求；

其质量和焊接工艺性能应

符合有关规定；

无合格证或标号不清者禁止使用。

4.2.2施工单位首次使用的焊条、焊丝、焊剂应做焊接工艺评定，并根据评定成果制订出焊

接工艺规程方可采用。

4.2.3焊条、焊剂必须按照说明书要求的温度和时间进行烘焙，当温度降至150℃左右再转

入100℃～120℃保温箱内保存。

焊条、焊剂烘焙和管理应有专人负责，对每箱焊条、焊剂的烘焙温度和时间应作出记录，

未经烘焙的焊条严禁使用。

4.2.4焊工每次携带的焊条为50根～80根，并应放于保温筒内随用随取，严禁露天存放。

4.2.5使用后剩余的焊条应存入干燥箱内再次烘焙才准使用；

重复干燥后没有用完的焊条，

不能再用于重要焊缝焊接。

4.3焊工

4.3.1凡参加蜗壳焊接工作的焊工应按照中华人民共和国劳动人事部《锅炉压力容器焊工考

试规则》或SL35的规定考试合格。

4.3.2凡参加新钢种蜗壳和新焊接材料焊接工作的焊工，需经过一段时间的操作培训，掌握

其焊接工艺，并作焊接试板试验。

其焊缝外观质量应符合表4.6.12的规定。

4.3.3焊工必须携带刨锤、扁铲和保温筒等焊接工具；

每条焊缝焊接完后，焊工应进行自检

并打上钢印。

4.4施工技术人员

4.4.1负责蜗壳安装、焊接工作的主要技术人员应由从事金属结构施工3年以上，并参加过

大、中型电站蜗壳或钢管安装的人员担任。

4.4.2施工技术人员除负责安装工程有关技术工作外，应及时对安装尺寸误差、各焊工焊接

部位、施工现场条件（如室温、湿度等）做出记录。

4.5焊缝分类

4.5.1蜗壳焊缝按重要性分为三类。

一类焊缝：

1）蜗壳纵缝；

2）蜗壳凑合节环缝；

3）蜗壳与钢管连接的凑合节纵缝及环缝；

4）蝶形边焊缝。

二类焊缝：

1）蜗壳环缝；

2）耳板、舌板与座环固定导叶的连接焊缝。

三类焊缝：

不属于一、二类焊缝的其它焊缝。

4.6焊接工艺一般规定

4.6.1在新钢种蜗壳焊接前应按DL5017第6.1节的规定进行焊接工艺评定，并根据评定成

果报告的要求，制订焊接工艺规程。

4.6.2蜗壳纵缝、环缝均应采用多层多道焊，每层厚度一般不超过5mm，焊道宽度应根据

焊接方式和焊接材料确定。

每层焊前必须将上一层焊渣彻底清除干净，层间接头应错开30mm～50mm。

4.6.3蜗壳不预热焊接的最低环境温度应符合表4.6.3的规定，但应加温除去潮湿。

焊接环境温度低于表4.6.3的规定，即使壁厚小于规定不应预热的蜗壳焊件也应适当予

以预热。

表4.6.3蜗壳允许不预热焊接的最低环境温度

序号钢种

钢板厚度

mm

允许不预热焊接的最低环境

温度

℃

1碳素钢（含碳量≤0.22%）≤380

216Mn≤340

315MnV15MnTi≤325

4.6.4厚钢板焊前可参照表4.6.4的规定预热，焊缝每侧预热宽度应不小于板厚的2～3倍。

要求焊前预热的焊件在焊接过程中层间温度不应低于预热温度，且不高于230℃。

4.6.5焊接时环境条件如有下列情况之一者，若无特殊可靠防护措施，则不得进行焊接工作。

1）下雨、下雪或有滴水；

2）0℃以下低气温；

3）90%以上高湿度；

4）10m/s以上的强风。

4.6.6没有特殊规定焊缝均应采用分段退步焊，分段长度为200mm～400mm。

4.6.7焊缝装配间隙为2mm～4mm，局部装配间隙若大于4mm应先进行补焊，补焊完才允

许整条焊缝进行封底焊接。

4.6.8严禁在钢板表面引弧，引弧点和收弧点均应熔化在焊缝内，且不应有未填满的弧坑。

4.6.9定位焊缝长度为100mm左右，如发现有裂纹、夹渣、气孔等缺陷均应清除重焊；

需

预热焊接的焊缝，定位焊时也应预热，其要求与主缝焊接相同。

4.6.10高强钢蜗壳正式焊接时应将定位焊缝刨掉；

封底焊后应清根的高强钢焊缝焊后应清

根，若用碳弧气刨清根应用砂轮机磨掉渗碳层。

封底焊后不清根的焊缝应用软质焊条（如纯

铁焊条等）或直径3.2mm以下焊条进行根部焊接，并采用单面焊双面成型工艺。

4.6.11调节焊接线能量和预热温度应兼顾各方面的影响，一般线能量控制在20000J/cm～

35000J/cm为宜。

4.6.12蜗壳焊缝外观质量应符合表4.6.12的规定。

表4.6.12焊缝外观质量标准mm

序号名称允许表面缺陷尺寸

1裂纹、夹渣不允许

2咬边

板厚δ≤10，咬边深度不大于0.5；

δ＞10，咬边深度不大于1，且连续长度不应大于100；

两侧咬边累计长度不应大于焊缝全长的10%

3焊缝余高Δhδ≤10Δh=0～1.5

δ＞10Δh=0～3

4焊缝宽度盖过坡口每边2～3，并平缓过渡

5气孔一类焊缝：

不允许；

φ1.0直径气孔每米不多于3个，其间距不少于20；

φ1.5直径气孔每米不多于3个，其间距不少于20

4.6.13焊缝出现裂纹时应进行质量分析，找出原因，订出措施方可处理。

4.6.14同一部位焊缝缺陷返修次数一般不应超过两次，特殊情况下超过两次以上的焊缝返

修处理应经施工监理工程师批准，并做好记录。

4.6.15焊接对装拉板所用的焊条及工艺方法应与主缝焊接要求相同。

4.6.16去除各种拉板时不应使用锤击的方法，应用碳弧气刨切割（或氧—乙炔焰切割），再

用砂轮磨平，严禁损伤母材。

4.7蜗壳表面防腐

4.7.1蜗壳安装全部结束后，应对焊缝部位及安装中表面受损部位进行机械清扫，并按设计

规定补刷底漆和面漆。

5蜗壳管节的拼装与焊接

5.1单节蜗壳拼装与焊接

5.1.1单节蜗壳拼装应在钢平台上进行，瓦片拼成单节后，X形坡口纵缝处用弧度样板检查

其偏差应符合表4.1.1的规定；

V形坡口纵缝应预留反变形，反变形值一般可参照表5.1.1

的规定。

表5.1.1蜗壳V形坡口纵缝反变形推荐值

序号钢板厚度mm反变形值mm

116～1812

210～1410

38～106~8

蜗壳纵缝接头要求内壁齐平，其错牙值不得大于板厚的10％，拼装间隙2mm～4mm。

蜗壳拼装的允许偏差应符合表5.1.2的规定。

蜗壳拼装允许偏差mm

序号项目允许偏差说明

1腰长差e1-e2±

0.002ee为腰长设计值

2周长L±

0.001LL为周长设计值

3圆度D±

0.002D

D为蜗壳直径。

椭圆形断面蜗壳只检查长轴直径是否符合0.002D要求

4开口尺寸G允许偏差2~6G为开口尺寸

5K1-K2允许偏差±

10KK为开口对角线

图5.1.2蜗壳单节图

5.1.3蜗壳拼装后管口平面度应符合表5.1.3规定。

表5.1.3蜗壳拼装后管口平面度

序号蜗壳单节直径Dim管口平面度允许偏差mm

1D＞64

22＜Di≤63

3D≤22

5.1.4X形坡口纵缝应先在使角度变形值向继续增加的一侧打底焊接，如图5.1.4所示。

焊

接两遍后进行清根，清根后纵缝两面应对称焊接；

每焊接一遍后用样板检查弧度变化，根据

角变形程度调整其焊接顺序和焊接工艺。

5.1.5V形坡口纵缝焊接两遍后进行清根，再根据角变形程度调整焊接顺序和焊接工艺。

5.1.6焊缝表面及内部质量检查合格后，进行圆度和开口尺寸的调整，其值应符合表5.1.2

的规定，然后根据管节大小在单节内焊上各型支撑。

在高强钢蜗壳上焊接支撑时，焊接工艺、

焊接材料应与主缝焊接相同。

5.1.7在蜗壳单节内外侧用油漆标明节号、重量、周长，各中心点还应打上对装找正用的标

记。

5.2蜗壳对装与焊接

5.2.1为加快安装进度减少现场安装和焊接工作量，可根据现场安装具体条件预先将两个单

节蜗壳对装焊接在一起，形成一大节。

5.2.2蜗壳对装宜在钢平台上进行，环缝对装应先从上下蝶形边开始向腰线压缝。

相邻管节

的周长差应均匀分布在整个周长上，蜗壳内壁错牙值不应大于板厚的10%。

应特别注意单

节内不同厚度瓦片对周长值的影响；

蜗壳环缝对装间隙为2mm～4mm。

图5.2.4组装环缝焊接方向示意图

5.2.3蜗壳环缝对装后用样板检查蝶形边的弧度，其偏差不应大于5mm。

检查时注意样板

与蝶形边的角度变化；

同时校核对装后蜗壳蝶形边的弦长和开口处尺寸，以及对装后蜗壳开

口处对角线差。

5.2.4环缝焊接应根据焊缝长度确定焊接人数，一般每位焊工施焊长度不宜超过3m；

并从

腰线开始向蜗壳与座环连接的开口处对称、分段、退焊，如图5.2.4所示。

环缝开口处宜先

留出300mm～500mm不焊或只封底、清根，以减少蜗壳与座环蝶形边对装时的刚度，待蜗

壳与座环蝶形边对装后再补焊满，补焊前应彻底清理干净，并检查有无裂纹，以免留下隐患。

5.2.5拼装和对装后的纵缝和环缝经无损探伤检验合格后焊接吊耳，吊耳焊接应由合格焊工

施焊，并采用与蜗壳焊接相同的焊条和焊接工艺。

6蜗壳安装

6.1蜗壳安装应具备的条件

6.1.1座环安装完毕，基础二期混凝土浇筑后回填灌浆养护合格；

座环基础螺栓已拧紧，楔

子板已点焊固定。

6.1.2座环水平重新复测；

装上水轮机顶盖或特制的座环内支撑。

6.1.3蜗壳安装的控制点线已按座环安装后的实际中心和高程测放（见附录A）。

6.1.4座环内应搭好平台；

顶盖应采用防护措施，防止碰伤加工部位。

6.1.5施工设备、材料、工具已备齐；

风、水、电应正常。

焊接环境条件应满足4.6.3和4.6.5。

6.2蜗壳安装顺序

6.2.1蜗壳如有两个凑合节，可分3～4个工作面进行安装（见图6.2.1）。

第Ⅰ工作面：

应从与+X方向轴线重合的第一定位节开始，向顺时针方向安装至第一凑

合节。

第Ⅱ工作面：

从第一定位节进口向上游安装至与钢管连接的凑合节。

第Ⅲ工作面：

从座环特殊导叶由小舌板向逆时针方向安装至第二凑合节。

第Ⅳ工作面：

两个凑合节之间的安装顺序和方向可根据第Ⅰ、Ⅲ两个工作面的进度而定。

6.2.2为防止环缝焊接应力过大，安装环缝条数不应超过正在焊接的环缝两条，尾部单节安

装允许增加一条。

6.2.3安装凑合节、排水槽钢、人孔、加强板、导流环及其附件。

6.3蜗壳安装方法及要求

6.3.1定位节安装

6.3.1.1在定位节进口断面座环上下蝶形边上各点焊一块挡板，与控制点用钢线连成控制线

（见图6.3.1）。

6.3.1.2蜗壳定位节吊装就位后，调正座环和蜗壳上蝶形边的对装间隙和错牙；

对装时要求

过水面齐平；

局部错牙最大值应小于蜗壳板厚的10%，且不大于4mm，间隙为2mm～4mm，

并加以固定。

6.3.1.3一般先对装上蝶形边，再根据蜗壳开口情况和高程起落定位节，用与上蝶形边相同

的对装方法和要求固定下蝶形边。

6.3.1.4调整定位节几何尺寸和安装误差。

调整时按下列数据控制：

定位节进口断面中心偏

差在5mm内；

高程偏差+3mm～+5mm内；

管口与控制线偏差±

3mm；

管口倾斜应小于5mm；

最远点半径偏差小于0.003R，最好为负值。

因为一般当加固后取去吊具，蜗壳高程稍降低，

最远点半径稍增大。

定位节出口断面只测量高程和最远点半径。

6.3.1.5定位节必须加固后再松去吊装工具，加固后应有足够的刚度。

6.3.1.6最后复测安装尺寸符合表6.3.1要求，并做好记录进行验收。

序号项目允许偏差说明

1直管段中心±

0.002D高程±

5D为蜗壳进口直径。

管口中心线至机组Y轴线距离与设计值的偏差

2各节中心高程±

15最远点高程

3定位节中心高程±

10

4定位节管口倾斜5

5定位节管口与控制线±

5

6各节最远点半径±

0.004RR为最远点半径设计值

6.3.2其它管节安装

6.3.2.1用与定位节相同的方法和要求固定好蜗壳的上、下蝶形边。

6.3.2.2用吊车、链式起重机和拉紧器等初调环缝对装间隙在4mm左右，防止间隙过大压

缝时拉不拢或间隙过小压缝时顶不开。

6.3.2.3对装环缝应先由上、下蝶形边开始，向腰线进行压缝；

对装间隙应为2mm～4mm；

错牙应均匀地分布在整条环缝上，局部最大错牙值不应大于板厚的10%。

6.3.2.4调整管口的高程和最远点半径直到符合表6.3.1的规定。

安装永久千斤顶和拉紧器。

6.3.2.5复测高程和最远点半径，并做好记录。

6.3.3带过渡板管节的安装

6.3.3.1在带过渡板管节出口断面和定位节进口断面管口腰线上、下各点焊一块定位挡板，

上、下中心点焊两对托板，将带过渡板管节吊装就位。

6.3.3.2调整间隙，按测量的周长和计算修正值预留错牙，从腰线开始向蜗壳开口处压环缝。

此时应特别注意制造厂组装标记。

6.3.3.3调整高程和中心至符合表6.3.1的规定，安装永久螺旋千斤顶和拉紧器。

6.3.3.4小块过渡板（耳板、舌板）应先进行试装，确认板块位置无误时再根据实际情况修出

坡口，压缝安装；

也可安装固定后再修正坡口。

6.3.4尾节安装

6.3.4.1由座环特殊固定导叶向上游安装尾节导板，按中心线和座环固定导叶对位（应注意

制造厂组装时的标记）。

安装时导板上、下与座环蝶形边过渡区的角缝应边修正边拉拢，同

时要照顾进口断面的最远点半径和座环上蜗壳分度点对位。

6.3.4.2当蜗壳进口管节安装焊接后，即可安装尾部上、下盖板和筋板（见图6.3.4）。

一般情况盖板尺寸偏大，装配时一般修正靠蜗壳进口一侧，不允许修割靠座环蝶形边一

侧。

6.3.4.3盖板、筋板安装后割出混凝土浇筑孔。

6.3.5凑合节安装

6.3.5.1蜗壳凑合节应在其它环缝焊接完再下料，下料时将瓦片覆盖在蜗壳上，用压缝器和

相邻管节压紧，凑合节板块应尽量向出口断面放置，以求环向长度较大。

6.3.5.2切割时应细致操作以满足装配间隙不致过大；

进出口两侧同时按实际尺寸切割（或

用碳弧气刨修正坡口），先从蝶形边向腰线方向切割压缝，切割一段即压一段缝，不宜整块

板切完再压缝，以防止切割时变形引起间隙过大。

6.3.5.3最后一条纵缝切割时应特别注意，防止纵缝对口间隙过大。

6.3.5.4蜗壳与钢管联接的凑合节下料方法与蜗壳凑合节下料方法相同。

在焊接蜗壳侧环缝

时与钢管联接一侧的拉板应断开，以便在焊接时能自由收缩，防止引起座环变形。

6.3.5.5在安装蜗壳与钢管联接段时应充分考虑平滑过渡。

6.3.6加强板安装

6.3.6.1座环与蜗壳上蝶形边的加强板应按实际情况做样板下料。

6.3.6.2加强板运至现场后再按实际部位试装修正，以求和座环蜗壳蝶形边贴紧。

6.3.6.3加强板应在蝶形边焊接检查合格后再装配点焊。

6.3.7附件安装

6.3.7.1蜗壳进人孔应按图纸放线，并考虑廊道的实际位置，必须保证人孔盖板座焊接和盖

板门开关的方便，再开孔装配。

6.3.7.2环缝检查合格后安装蜗壳排水槽钢，用棉布临时封堵排水槽，铺弹性层时必须取

出封堵物，防止堵塞排水系统。

装配时应力求与水流方向坡度一致。

7蜗壳焊接

7.1蜗壳环缝焊接

7.1.1蜗壳环缝焊接顺序，自定位节开始按顺时针方向进行，尾部自导板向逆时针方向进行。

7.1.2根据周长不同确定同时施焊人数，焊接要求与组装环缝焊接相同；

焊接方法采用多层、

多道、对称、分段、退步焊（见图7.1.2）。

图7.1.

7.1.3环缝开X形坡口时一般先焊仰焊一面。

7.1.4蜗壳环缝焊接过程最好连续进行，中断焊接前最小焊接厚度不得小于板厚的三分之

二。

采用预热焊接时，若中断焊接，应采取保温措施。

高强钢焊接应连续焊完并按设计要求

作后热消氢处理。

7.4蝶形边焊接

7.4.1蝶形边焊缝由多名焊工同时对称分段退焊（见图7.4.1），焊接时应保持焊接速度一致。

图7.4.1蝶形边焊接顺序图

7.4.2先焊接下蝶形边，后焊接上蝶形边；

上、下蝶形边均先焊外侧（即非过水面），然后在

内侧清根，再焊接内侧。

7.4.3蝶形边焊接应连续进行直至焊完。

对高强钢焊缝应作后热消氢处理。

7.4.4蝶形边焊接前后均应测量座环水平，焊接过程中宜应加强对座环水平的监视。

7.5加强板焊接

7.5.1加强板与座环筋板为对接，应先焊座环一侧，再焊与蜗壳相接的一侧（见图7.5.1）。

7.6导流环焊接

导流环焊接在蝶形边焊缝焊接检查合格后进行。

与座环上、下环板的联接应平滑过渡；

与座环蝶形边的焊缝按角焊缝的规范要求施焊，焊后一般进行外观检查或磁粉探伤检查。

8蜗壳焊接检