CN101936193A - 一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法，包括：粗加工喷嘴组外轮廓面的步骤；形成汽道的步骤；形成汽道隔筋的步骤；对汽道进行渗硼处理的步骤；整体喷嘴组水平中分面密封零间隙的加工步骤；精加工及螺纹盲孔和通孔的加工步骤；喷嘴组的轴向密封加工步骤。本发明的一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法，能可靠地保证整体喷嘴组型孔的制造质量及渗硼质量；还能提高整体喷嘴组的水平中分面密封间隙要求及节圆直径尺寸的正确性；又能可靠地保证了整体喷嘴组的轴向密封要求；为整体喷嘴组的精加工工艺提供了一种新的工艺思路，有效地提高了生产效率，提高了汽轮机的效率，有着重要的制造技术意义和实用价值。

Description

一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法

技术领域

本发明涉及一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法。

背景技术

汽轮机整体喷嘴组(参见图1)是使蒸汽室2的热能有效地转换为动能并对汽流起到一定导向作用的重要部件。由于喷嘴组1是汽轮机通流部分中承受汽温最高的部件，将会使喷嘴组1的汽流通道12受到高速汽流的高频激振和蒸汽中夹带的异物颗粒的冲蚀而磨损，同时喷嘴组1受到高速汽流的冲击力特别大，喷嘴组1密封要求也特别高。该大型汽轮机整体喷嘴组零件的工艺特点：1.喷嘴组型孔经过电脉冲加工完成后，在喷嘴组1的汽流通道12中填充固体颗粒状渗硼剂进行性能热处理工艺。工件经过渗硼后，其表面渗硼后硬度很高，达HV1200～2000，它不仅耐磨性好，而且还具有良好的红硬性、抗高温氧化性以及在硫酸、盐酸和碱中具有良好的抗蚀性。但是要进行工件的再加工难度非常大。2.水平中分面密封间隙零。经过整圈加工后再锯开上、下两半，肯定会产生节圆直径变化。3.整体喷嘴组内外环上分别有一整圈的通孔130和一整圈的螺纹孔110，形位公差要求高，加工要求高。喷嘴组1通过一整圈通孔130用螺栓3紧紧地安装在蒸汽室2上，另一整圈螺纹盲孔110被蒸汽室2的通孔21用螺栓4把整体喷嘴组1并紧，并且在每个螺栓上用防松销5进行锁紧，牢牢固定在蒸汽室2上。4.在整体喷嘴组1的内圆处，有四档轴向汽封，以防止轴向漏汽。针对该大型汽轮机整体喷嘴组的特点，如何控制该零件的制造质量及制造精度，将是一个很大的工艺难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法，它具有合理性、可操作性、创新性，有效地提高了生产效率，提高了汽轮机的效率，有着重要的制造技术意义和实用价值。

实现上述目的的一种技术方案是：一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法，其特征在于，所述整体喷嘴组为一对上、下结构的半圆环，它包括一圈整体构成的内环、外环和介于外环和内环之间的汽流通道；所述外环、汽流通道和内环的厚度依次从大到小，且在喷嘴组进汽边的一端面呈平面，而喷嘴组出汽边的一端面呈台阶面；在所述内环的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的螺纹盲孔；在外环的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的通孔；在汽流通道的端面并在同一分布圆上间隔地设有一整圈由凡尔线形成的型孔，以构成叶栅汽道，其中在水平中心线和垂直中心线四个位置上的型孔间距大于其它部位的型孔间距；所述汽流通道的水平中心线和垂直中心线处分别设有一用于分割汽流的隔筋；所述外环的位于出汽边的内周面上轴向间隔地设有三个汽封环槽；所述内环的位于出汽边的内周面上设有一个汽封环槽；所述每个汽封环槽中分别安装有一汽封片；所述整体喷嘴组的加工工艺包括下列步骤：

粗加工喷嘴组外轮廓面的步骤：在一个圆环形坯件上粗加工出包括喷嘴组外环的内、外周面、汽流通道的内周面、内环的内周面及喷嘴组的进、出汽边的两端面，每个加工面均放出3mm的余量，同时分别在汽流通道的位于进汽边的端面和出汽边的端面上分别精加工出一条环形凹槽，并在汽流通道的位于进汽边的端面上的环形凹槽底面中心车出一深度为0.2mm的节圆线；

形成汽道的步骤：先采用电脉冲的方法沿所述节圆线加工出一整圈凡尔线状的型孔，以形成叶栅汽道，然后精细抛光各个型孔的内表面；

形成汽道隔筋的步骤：先在所述汽流通道的水平中心线和垂直中心线四个位置的型孔间距处分别堆焊电焊，以形成所述的隔筋，然后打磨隔筋的外表面，以使隔筋两侧表面分别与该处的型孔的背弧和内弧光滑连接；

对汽流通道进行渗硼处理的步骤：先将喷嘴组固定在专用的渗硼密封装置中，再在各个型孔内灌注固体颗粒状的渗硼剂并填满，然后将喷嘴组渗硼密封装置连同喷嘴组送进高温炉内进行型孔表面的渗硼处理，使型孔的内表面覆盖一层铁硼化合物耐磨层，渗硼深度为0.07mm；

整体喷嘴组水平中分面密封零间隙的加工步骤：先以喷嘴组的水平中心线为切割线将整圈喷嘴组切割为上、下半结构，再在四个切割的水平中分面上分别堆焊一条焊缝，用以补复切割余量；

精加工及螺纹盲孔和通孔的加工步骤：精车喷嘴组的外轮廓面，然后在内、外环的位于进汽边的端面上分别加工一整圈的螺纹盲孔和一整圈的通孔；

喷嘴组的轴向密封加工步骤：先精加工外环的位于出汽边的内周面上的三个轴向汽封环槽及内环的位于出汽边的内周面上一个轴向汽封环槽，再分别在各个汽封环槽中安装一汽封片，然后整圈加工各个汽封片的内圆，最后对喷嘴组进汽边的端面进行研磨。

采用了本发明的一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法的技术方案，能可靠地保证整体喷嘴组型孔的制造质量及渗硼质量；还能提高整体喷嘴组的水平中分面密封间隙要求及节圆直径尺寸的正确性；又可靠地保证了整体喷嘴组的轴向密封要求；为整体喷嘴组的精加工工艺提供了一种新的工艺思路，有效地提高了生产效率，提高了汽轮机的效率，有着重要的制造技术意义和实用价值。

附图说明

图1为汽轮机整体喷嘴组与蒸汽室的装配关系图；

图2为汽轮机整体喷嘴组的主视图；

图3为图2中的A-A的剖面图；

图4为汽轮机整体喷嘴组的局部展开图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1至图4，汽轮机整体喷嘴组1为一对上、下结构的半圆环，它包括一体构成的内环11、外环13和介于外环13和内环11之间的汽流通道12；外环13、汽流通道12和内环11的厚度依次从大到小且在喷嘴组进汽边101的一端面呈平面，而喷嘴组1出汽边102的一端面呈台阶面；在内环11的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的螺纹盲孔110；在外环13的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的通孔130；在汽流通道12的端面并在同一分布圆上间隔地设有一整圈由凡尔线形成的型孔120，以构成叶栅汽道12，其中位于水平中心线和垂直中心线上四个位置上的型孔120间距大于其它部位的型孔120间距；汽流通道12的水平中心线和垂直中心线处分别设有一用于分割汽流的隔筋15；外环13的位于出汽边的内周面上轴向间隔地设有三个汽封环槽131；内环11的位于出汽边的内周面上设有一个汽封环槽111；每个汽封环槽131、111中分别安装有一汽封片14。

本发明的一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法包括下列步骤：

粗加工喷嘴组1外轮廓面的步骤：在一个圆环形坯件上粗加工出包括喷嘴组外环13的内、外周面、汽流通道12的内周面、内环11的内周面及喷嘴组的进、出汽边101、102的两端面，每个加工面均放出3mm的余量，同时分别在汽流通道12的位于进汽边101的端面和出汽边102的端面上分别精加工出一条环形凹槽121、122，并在汽流通道12的位于进汽边101的端面上的环形凹槽121底面中心车出一深度为0.2mm的节圆线100，此节圆线100作为下道电脉冲一整圈凡尔线状的型孔120校调用；

形成汽道10的步骤：先采用电脉冲的方法沿节圆线100加工出一整圈凡尔线状的型孔120，其中位于水平中心线和垂直中心线上的四个型孔120间距大于其它部位的型孔120间距，以形成叶栅汽道12，然后精细抛光各个型孔120的内表面，并检验各型孔120的光洁度及各型孔120的尺寸；

形成汽道隔筋15的步骤：先在汽流通道12的水平中心线和垂直中心线的四个大型孔间距120位置处分别相应堆焊电焊，以形成所述的隔筋15，使得以水平中心和垂直中心位置处分隔成独立的四组汽流通道，然后打磨隔筋15的外表面，以使隔筋15两侧表面分别与该处的型孔120的背弧1201和内弧1202光滑连接；

对汽流通道12进行渗硼处理的步骤：先将喷嘴组固定在专用的渗硼密封装置中，再在各个型孔120内灌注固体颗粒状的渗硼剂并填满，然后将喷嘴组渗硼密封装置连同喷嘴组送进高温炉内进行型孔120表面的渗硼处理，使型孔120的内表面覆盖一层铁硼化合物耐磨层，渗硼深度为0.07mm，其表面硬度可达HV1200～2000，并能在600℃下长期保持高硬度，该耐磨层能抵御在高温环境下固体颗粒对叶片表面的高速冲蚀，从而保证了机组的通流效率；专用的渗硼密封装置，已获得专利号为ZL 200520045450.9的实用新型专利授权，专利名称《汽轮机喷嘴组渗硼密封装置》，它能保证经过渗硼热处理后的整体喷嘴组1的质量；

整体喷嘴组水平中分面密封零间隙的加工步骤：先以喷嘴组的水平中心线为切割线将整圈喷嘴组切割为上、下半结构，再在四个切割的水平中分面10上分别堆焊一条焊缝，用以补复切割余量；其作用是能保证经过修复后水平中分面10达到密封间隙零要求，并能满足在锯开上、下两半喷嘴组后所产生的节圆直径的完整；

精加工及螺纹盲孔110和通孔130的加工步骤：精车喷嘴组的外轮廓面，然后在内、外环11、13的位于进汽边101的端面上分别加工一整圈的螺纹盲孔110和一整圈的通孔130；执行该步骤时，采用专用钻模进行加工，即先由立车在整体喷嘴组1的外周面上加工一个指定的工艺定位尺寸，并与钻模定位尺寸公差相配，然后通过该钻模分别钻内环11的一整圈的螺纹盲孔110和外环13的一整圈的通孔130，这样可以保证每个孔的形位公差要求，并能保证每个孔与蒸汽室2的装配要求；

喷嘴组的轴向密封加工步骤：先精加工外环13的位于出汽边102的内周面上的三个轴向间隔设置的汽封环槽131及内环11的位于出汽边102的内周面上一个汽封环槽111，再分别在各个汽封环槽131、111中安装一汽封片14，然后整圈加工各个汽封片14的内圆，其作用是保证整体喷嘴组1轴向汽封的漏汽；最后对喷嘴组进汽边101的端面进行研磨，以保证喷嘴组1进汽边101平面的汽密性要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (1)

1.一种大型汽轮机整体喷嘴组的制造方法，其特征在于，所述整体喷嘴组为一对上、下结构的半圆环，它包括一圈整体构成的内环、外环和介于外环和内环之间的汽流通道；所述外环、汽流通道和内环的厚度依次从大到小，且在喷嘴组进汽边的一端面呈平面，而喷嘴组出汽边的一端面呈台阶面；在所述内环的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的螺纹盲孔；在外环的端面上并在同一分布圆上间隔均布地设有一整圈的通孔；在汽流通道的端面并在同一分布圆上间隔地设有一整圈由凡尔线形成的型孔，以构成叶栅汽道，其中在水平中心线和垂直中心线四个位置上的型孔间距大于其它部位的型孔间距；所述汽流通道的水平中心线和垂直中心线处分别设有一用于分割汽流的隔筋；所述外环的位于出汽边的内周面上轴向间隔地设有三个汽封环槽；所述内环的位于出汽边的内周面上设有一个汽封环槽；所述每个汽封环槽中分别安装有一汽封片；所述整体喷嘴组的加工工艺包括下列步骤：

粗加工喷嘴组外轮廓面的步骤：在一个圆环形坯件上粗加工出包括喷嘴组外环的内、外周面、汽流通道的内周面、内环的内周面及喷嘴组的进、出汽边的两端面，每个加工面均放出3mm的余量，同时分别在汽流通道的位于进汽边的端面和出汽边的端面上分别精加工出一条环形凹槽，并在汽流通道的位于进汽边的端面上的环形凹槽底面中心车出一深度为0.2mm的节圆线；

形成汽道的步骤：先采用电脉冲的方法沿所述节圆线加工出一整圈凡尔线状的型孔，以形成叶栅汽道，然后精细抛光各个型孔的内表面；

形成汽道隔筋的步骤：先在所述汽流通道的水平中心线和垂直中心线四个位置的型孔间距处分别堆焊电焊，以形成所述的隔筋，然后打磨隔筋的外表面，以使隔筋两侧表面分别与该处的型孔的背弧和内弧光滑连接；

对汽流通道进行渗硼处理的步骤：先将喷嘴组固定在专用的渗硼密封装置中，再在各个型孔内灌注固体颗粒状的渗硼剂并填满，然后将喷嘴组渗硼密封装置连同喷嘴组送进高温炉内进行型孔表面的渗硼处理，使型孔的内表面覆盖一层铁硼化合物耐磨层，渗硼深度为0.07mm；

整体喷嘴组水平中分面密封零间隙的加工步骤：先以喷嘴组的水平中心线为切割线将整圈喷嘴组切割为上、下半结构，再在四个切割的水平中分面上分别堆焊一条焊缝，用以补复切割余量；

精加工及螺纹盲孔和通孔的加工步骤：精车喷嘴组的外轮廓面，然后在内、外环的位于进汽边的端面上分别加工一整圈的螺纹盲孔和一整圈的通孔；

喷嘴组的轴向密封加工步骤：先精加工外环的位于出汽边的内周面上的三个轴向汽封环槽及内环的位于出汽边的内周面上一个轴向汽封环槽，再分别在各个汽封环槽中安装一汽封片，然后整圈加工各个汽封片的内圆，最后对喷嘴组进汽边的端面进行研磨。

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