大型水电站分瓣座环上、下环板焊接仿真及防变形施工控制

贾栋林

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 概述

随着计算机技术的发展，目前已有ABAQUS、ANSYS、SYSWELD、WELDPLANER、MATLAB等软件可以很好的进行焊接过程模拟仿真或数值计算，通过运用基础科学理论对焊接过程中的物理或化学现场进行分析，可以模拟仿真焊接过程和求解得到计算结果，从而达到优化设备结构和工艺设计、缩短实践检验积累所需时间，提高产品焊接质量和品质的目标。

2 模型的建立及仿真

两河口水电站水轮机座环为钢板焊接结构，分四瓣运输至工地进行现场组装焊接。座环本体主要由上环板、下环板、固定导叶、上过渡板、下过渡板、中法兰（底环支撑板）等组成，如图1所示。

图1 分瓣座环各部位结构名称示意图

分瓣座环焊接过程中，焊接导致座环变形的因素有很多种，例如焊接电压、电流、焊接方法以及组合块定位、焊缝加温、焊接工艺、焊接顺序等都会对焊接形变造成较大的影响。在以上各种工艺影响中，由于其上、下环板板厚为250 mm，材质为S355J2-Z35，因此座环上、下环板焊接顺序及焊接工艺参数的影响最为明显，焊接重点及难点为控制座环上、下环板焊接过程中的焊接变形及焊接质量。座环上、下环板焊接坡口形式如图2所示。

图2 座环上、下环板焊缝结构形式示意图

座环焊接仿真三维模型采用Solidworks软件对座环上、下环板及固定导叶、对接坡口进行了实体建模，模型及焊缝均采用Sysweld的Visual-mesh功能进行网格划分，如图3所示。

图3 座环上、下环……