CN101761541B - 大型水轮机主轴制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型水轮机主轴制造工艺，主轴轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣进行冷压成形。使用3000吨油压机冷压成形。将两瓣轴身拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊。焊接后，对每节轴身进行一次中间消除应力热处理。拼装两节轴身，两节轴身之间采用窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接。焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，轴身与法兰I、法兰II之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理。对焊缝按要求进行超声波、磁粉探伤检查，完成主轴的最终加工。本发明具有装配工艺流程合理简洁，生产效率高；制造成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型水轮机主轴的制造工艺方法。
背景技术
目前，我国的大型水轮机主轴都是采用锻焊结构的主轴。即轴身、法兰单独锻造，轴身部份是采用锻造结构，经过粗加工后，通过焊接完成水轮机主轴毛坯件的制造。在水轮机制造厂通过机械加工，达到符合设计图纸尺寸及公差要求的水轮机主轴成品。主轴轴身部份采用锻造结构是现在主轴锻件制造厂采用的常规制造方法。这种制造方法的不足之处是成本高、生产周期长。而且能够提供大型锻件的制造厂生产能力有限，当不能满足交货期要求时，将导致水轮机制造厂不能及时向用户提供产品。
发明的内容
本发明的目的是提供一种简洁，生产效率高；制造成本低的大型水轮机主轴制造工艺。本发明的技术方案是：一种大型水轮机主轴制造工艺，其特征是：轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣使用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，在冷压成形前对钢板进行一次消除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板留有足够的成形余量，单边余量为350～400mm；单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣轴身拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊；焊接后，对每节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火前，在轴身的内圆处加装拉筋；对每节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的焊接坡口，拼装两节轴身，两节轴身之间采用窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰I、法兰II之间的焊接坡口，轴身与法兰之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理，对主轴进行质量检查：对焊缝按要求进行超声波、磁粉探伤检查，对主轴尺寸进行检查完成主轴的最终加工。本发明的有益技术效果为：锻件轴身的价格：6.5万元/吨，钢板卷制轴身的价格：4万元/吨。采用这种技术生产的水轮机主轴轴身，即钢板卷制的轴身与采购的锻件轴身相比较，其成本可降低38.5％。对于水轮机主轴，一般主轴轴身的吨位在50～60吨，每台主轴节约的费用至少在百万元以上。具有明显的经济效益。本发明可以根据锻件市场的具体情况及主轴结构尺寸来选定轴身的制造方法。这种轴身制造方法可以大幅降低成本，提高企业的经济效益。本发明在主轴的焊接中采用了自动化程度较高的窄间隙埋弧焊焊接方法，同手工焊焊接方法相比可减少焊接工作量约50％。
附图说明
图1是水轮机主轴结构示意图
图2是水轮机主轴焊接工位示意图
图3为焊接工艺规范参数表
具体实施方式
一种大型水轮机主轴制造工艺，轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣使用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，在冷压成形前对钢板进行一次消除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板毛坯料留有足够的成形余量，单边余量为350～400mm；单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣轴身拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊；焊接后，对每节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火前，在轴身的内圆处加装拉筋；对每节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的焊接坡口，拼装两节轴身，两节轴身之间采用窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰I、法兰II之间的焊接坡口，轴身与法兰之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理，对主轴进行质量检查：对焊缝按要求进行超声波、磁粉探伤检查，对主轴尺寸进行检查完成主轴的最终加工。
本实施例中的具体工艺为：
(1)、轴身2成形：
a对钢板坯料进行消除应力热处理，以降低钢板坯料的残余应力，避免在冷压时出现裂纹。
b压形前，在钢板上画出成形素线，压形时按所划线进行压制，压形过程中用自制的样板检查成形质量。
c成形后，划地样线对工件进行尺寸检查。
(2)、每节轴身2的装配、焊接：
a如图1所示，将两瓣轴身2按图纸所给尺寸进行装配，预留出一定焊接收缩余量。
b焊接时先用气体保护焊(GMAW)进行打底焊接，焊至10mm厚后，采用全自动埋弧焊机进行焊接。焊至坡口深度的1/3～1/2，对另一面进行清根、打磨、做磁粉探伤检查(MT)，合格后，对两面坡口交替施焊，以控制焊接变形；具体焊接工艺规范参数见表1。
c焊接完成后打磨、做超声波(UT)、磁粉(MT)探伤检查；
d对轴身2进行一次消除应力热处理，以减低成形所产生残余应力，避免在加工时工件出现较大的变形。退火前，在轴身2的内圆处加装拉筋，防止高温时由于成型残余应力释放带来的变形；
e对轴身2进行尺寸及焊缝质量的检查。合格后，加工轴身2的内外圆及窄间隙坡口；
(3)、两节轴身2的装配、焊接：
a将二节轴身2装配在一起，调整二节轴身2的同轴度不大于1mm；
b两节轴身2之间的环焊缝采用窄间隙埋弧焊的方法进行焊接；
c焊接后检查尺寸，合格后加工轴身2内圆及两端的坡口；
(4)、轴身2与法兰I1、加强环3、法兰II4的装配、焊接：
a如图1所示，将轴身2与法兰I1、加强环3、法兰II4装配到一起，调整尺寸合格后，在焊缝背面的连接处焊8处300mm长，焊角为10mm的焊缝对部件进行固定；
b在轴的内孔焊缝处沿圆周均布装焊四件搭板进行固定；
c如图2所示，将主轴工件5翻转90°，卧放在滚轮架7上，使用埋弧焊操作架6进行焊接；
d主轴工件5焊前需预热至100℃，用煤气进行预热，焊接过程中监测预热温度，如果冬季施工，预热温度达不到要求，可以考虑增加电热板联合加热.
e如图2所示，焊接过程中通过调整滚轮架7的转速，控制焊接速度；
f焊接方法采用窄间隙全自动埋弧焊；
g焊接工艺规范参数按专用的焊接手册的规定使用；
h对主轴工件5的焊缝按要求进行超声波、磁粉探伤检查；
i对主轴工件5尺寸进行检查；
j退火时按主轴工件5工作状态工件放置在退火炉台车上，以减小退火带来的变形，按专用热处理规范进行主轴工件5的焊后消除应力热处理。
Claims (1)
1.一种大型水轮机主轴制造工艺，其特征是：轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣并使用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，在冷压成形前对钢板进行一次消除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板留有足够的成形余量，单边余量为350～400mm；单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣轴身拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊；焊接后，对每节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火前，在轴身的内圆处加装拉筋；对每节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的焊接坡口，拼装两节轴身，两节轴身之间采用窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰I、法兰II之间的焊接坡口，轴身与法兰I、法兰II之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理，对主轴进行质量检查：对焊缝按要求进行超声波、磁粉探伤检查，对主轴尺寸进行检查完成主轴的最终加工。
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