大型抽水蓄能电站机组定子并头套中频焊接施工工法
1.前 言
在大中型机组安装过程中，由于运输尺寸及重量的原因，定子一般在现场进行组装，定子并头套焊接是定子线圈组装工艺中的一个重要环节，一般采用银铜硬焊接、火工焊接、中频感应焊接等方法进行施焊。采用银铜硬焊接、火工焊接等方法进行施焊时，容易损坏定子线圈绝缘层。采用中频感应钎焊，因其加热速度快，且加热均匀，减轻了钎焊时对绝缘层的烧损，提高了施工效率，对周围环境的影响也小；而且采用片状焊料，渗透率也较高。响水涧抽水蓄能电站为国内首台自主研制、自主开发、自主设计、自主制造、自主安装、自主调试的4×250MW可逆式抽水蓄能机组，额定转速250r/min，其定子并头套焊接采用上下层线棒端头用棉纱包裹绝缘、铺设防水布，在定子内部制作中频焊机施工旋转支架，中频焊机臵于施工旋转支架上，便于施工焊接，提高了施工工效，用放大镜放大检查焊缝焊接质量，使用大电流直流检查其焊接接触电阻等方法确保了定子并头套焊接的施工质量，形成了本工法。
2.工法特点
2.1 中频感应加热只需将银焊片连接件和线棒端部之间定好位即可，操作较为简便；加热速度快，效率高，且加热均匀；制作施工旋转支架，便于施工焊接。以上提高了施工工效，使定子组装直线工期减少18天时间，大大缩短了施工工期，为机组提前发电赢得了时间，创造了良好的经济效益和社会效益；
2.2 加热均匀，无局部受热过大导致母材损毁现象，减轻了钎焊时对定子线圈绝缘层的烧损，减小了对周围环境的影响；采用片状焊料,渗透率较高，焊接牢固，连接可靠。焊接部位氧化面积小，焊接后外观精美；用放大镜放大检查焊缝焊接质量，使用大电流直流检查其焊接接触电阻等方法确保了定子并头套焊接的施工质量；
2.3 上下层线棒端头用棉纱包裹绝缘、铺设防水布保护，中频感应焊接时不易损坏，更便于对定子线圈进行保护；
2.4 比传统银铜焊接节能40%电量，功率因数影响小，对系统电网影响小，节约电量成本低。
3.适用范围
适用于大中型水轮发电机组定子线圈组装过程中的线棒端头并头套中频焊接，对施工操作工艺有一定的借鉴意义。
4．工艺原理
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中频感应焊接就是利用中频感应加热的原理，由中频电源及感应线圈组成的中频焊机进行并头套焊接，当感应圈套入待焊定子线棒端部，启动中频电源，利用感应加热的原理，使银焊片及银焊条熔化，达到焊接的目的。
5.工艺流程及施工要求
5.1工艺流程
定子并头套焊接施工主要工艺流程见图5-1。
并头套检查、验收 焊接结束 焊接电源控制柜就位、接线 中频焊机接线、通水、调试 线棒端部校正、调整、打磨 实施焊接 并头套焊后打磨 焊接准备 图5-1 主要工艺流程
5.2施工要求
5.2.1 用线棒端头整形工具校正线棒端头，使上下层线棒端头对正平齐，其偏差 应不大于2mm；打磨抛光焊接件表面，使定子线棒端头制造过程中的环氧固化胶全部去除，确保焊接时线棒端部与连接板更加紧密可靠连接；安装中频焊机旋转支持支架，用于支持和吊装中频感应焊机，因旋转支持支架具有旋转功能，当中频焊机需更换焊接位臵时，可以自由灵活调整焊接位臵，如图5.2.1-1所示： 钢丝绳无缝钢管无缝钢管3钢板无缝钢管600600 钢板 图5.2.1-1 中频焊机旋转支持支架装臵示意图
5.2.2 安装中频焊机，接通水、电、气，按设备说明书要求对中频焊机进行现场调试，调试时测试其电流约为140A、焊接电压约为280V，焊接功率为42kW，焊接频率
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为6000Hz；
5.2.3 预先用蘸酒精分析醇的白布清洁干净定子线棒端头;
5.2.4 定子线棒上端头用棉纱头挡一圈，如图5.2.4-1，以防焊接时飞溅物掉入铁 芯内或线棒内；
5.2.5在线棒接头之间预行塞入银铜焊片，并用大力钳将线棒端部及连接板夹紧，如图5.2.5-1；
图5.2.4-1 定子线棒上端头用棉纱头保护 图5.2.5-1 大力钳夹紧
5.2.６线棒上端头焊接前，在端部的上下层线棒间用湿棉纱头磨裹住定子线棒端部绝缘处，以免焊接过程中损坏线棒的绝缘，如图5.2.6-1；
图5.2.6-1 湿棉纱头磨裹住端部绝缘处
5.2.７ 投入中频焊机，对线棒端部进行加热，加热至温度为780℃至830℃时，银焊片开始熔化，迅速在焊接部位的上下及前后涂装银焊条，使其饱满。焊接时间约为90s即可完成焊接，停止加热，使用冷水对焊接部位进行冷却，如图5.2.7-1；
图5.2.7-1 线棒端部进行加热
5.2.8在焊接过程中如果90秒时间内未完成，为了不对线棒绝缘及连接板造成损
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伤，停止加热并对焊接部位进行冷却，待冷却后再进行加热焊接；
5.2.9 焊接过程中用放大镜放大检查焊接质量，焊缝应充满焊料、光洁、平整、无气孔和裂纹，焊接面必须大于80％的理论焊接面，线棒绝缘不应有烧伤痕迹；
5.2.10 焊接完成后，使用角向磨光机对焊接部位进行打磨抛光处理，如图5.2.10-1，将焊接产生的氧化层、毛刺剔除掉；
图5.2.10-1 焊接部位进行打磨抛光处理
5.2.11 使用放大镜检查焊接部位焊接接触表面是否饱满，有无裂纹、气孔等焊接缺陷。使用接触电阻测试仪测试其焊接接触电阻是否小于20μΩ。
6.材料与设备
本工法采用的主要设备机具、材料见表6-1。
表6-1 主要设备机具、材料表
名 称 中频焊机 水准仪 毫米级水平尺 深度游标卡尺 手电筒 氧气 乙炔 牙医镜 角向磨光机 砂纸 大力钳 型 号 D3 3m 50mm 单位 台 台 把 把 把 瓶 瓶 副 台 张 支 数量 2 1 1 1 5 10 8 1 2 若干 10 备注 7.质量控制
7.1 焊接前定子并头套抛光打磨，确保上下层线棒端头对正平齐，其偏差应不大于3mm;
7.2 控制好焊接时的温度、电流、电压、时间及冷却水的压力、流量； 7.3 并头套焊接时要确保焊接质量，焊缝要平整美观，毛刺、氧化层均需要打磨去除；
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