水轮机转轮焊接接头残余应力分布研究

侯世璞，梁 妍，潘文娟，赵 鹏

（1.哈尔滨大电机研究所，哈尔滨 150040；2. 哈尔滨理工大学，哈尔滨 150040；3.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150040；）

水轮机转轮焊接接头残余应力分布研究

侯世璞1，梁 妍2，潘文娟3，赵 鹏1

（1.哈尔滨大电机研究所，哈尔滨 150040；2. 哈尔滨理工大学，哈尔滨 150040；3.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150040；）

本文通过对焊接试板及真机转轮的残余应力测试，研究了水轮机转轮焊接接头残余应力分布规律，通过热处理前后的焊接残余应力的对比，对采用HS13-5和HS367两种焊接材料焊接转轮的焊后热处理效果进行了评价。

水轮机转轮；盲孔法；残余应力；焊接接头

1 前言

近些年，大型混流式水轮机转轮叶片经常在短期运行中即出现开裂现象，开裂位置多数位于叶片的出水边，裂纹形式为疲劳破坏。从已产生裂纹的情况分析，转轮在运行时所承受的实际应力远远大于计算应力，焊接转轮存在一定的焊接残余应力，焊接残余应力和载荷应力叠加后在动态应力作用下形成的交变应力引起转轮开裂。因此掌握焊接转轮残余应力的水平和分布规律，对寻找降低或改善焊接残余应力的措施，提高转轮的寿命有着重要意义。

2 研究方法

2.1 试验材料

试验采用0Cr13Ni5Mo钢板作为焊接试板母材材料，焊接材料分别选用马氏体型焊接材料HS13-5和三相组织焊接材料HS367两种填充材料。钢板与焊丝化学成分见表1。

2.2 焊接试板

为模拟真机转轮的实际焊接工况，能够较真实地反映出转轮焊接残余应力，先在试验室进行焊接试板的应力测试，以40mm厚普通钢板固定的框架作为约束，由两块规格为300×400×60（mm）的0Cr13Ni5Mo钢板焊接而成，如图1所示。……