CN102319951B - 汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法 - Google Patents
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Abstract
汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,它涉及一种电子束焊接方法。针对目前大厚度隔板焊接,采用手工焊接或气体保护焊接等工艺存在焊缝成形困难,焊接变形较大,焊缝清理困难,焊接质量难以保证的问题。方法包括以下步骤:划线、装配、检查、点焊、抽真空、焊接、翻面焊接、检查、热处理。本发明用于汽轮机大厚度隔板焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子束焊接方法。
背景技术
汽轮机隔板采用焊接式结构,焊缝把叶栅(叶片与围带连接)与内板体、外板体连接在一起成为一个整体,从而达到消除振动和减少蒸汽泄漏的目的。每台汽轮机的隔板数量大、制造工艺繁杂,因此隔板焊接一直是汽轮机制造中的关键过程,直接影响着汽轮机的生产周期和产品质量。对于叶栅与板体直接组焊式隔板,其结构形式更加复杂、厚度更大(120-170mm)、精度要求更高,采用手工焊或气保护焊等方法由于需要开焊接坡口,坡口宽度较大,以及焊缝成形困难,焊接变形较大,焊缝清理困难,焊接质量难以保证等问题,不能满足设计要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,以解决目前大厚度隔板焊接,采用手工焊接或气体保护焊接等工艺存在焊缝成形困难,焊接变形较大,焊缝清理困难,焊接质量难以保证的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:所述方法包括以下步骤:步骤一、划线:在内板体、外板体、內围带、外围带及工装上划出水平中分面线,同时在导叶片上划出水平中分面线并在对应位置打眼以便观察;
步骤二、装配:按步骤一画好的线,将叶栅放到工装上,根据图纸调整内板体及外板体与叶栅的相对位置,保证内板体、外板体与叶栅的径向装配间隙及轴向错边量都小于0.20mm,用压板及顶紧装置固定;
步骤三:检查:按步骤二装配好后,检查所述隔板的残余磁量,使得残余磁量≤1×10-4T,否则应去消磁,检查内板体与叶栅之间的径向间隙及外板体与叶栅之间的径向间隙分别要求小于0.20mm,内板体2和外板体3的轴向错边要求小于0.20mm,喉高标准公差基础在±0.15mm内,节圆尺寸超差小于±1mm;
步骤四、点焊:按步骤三检查合格后,将內围带与内板体之间以及外围带与外板体之间进行点焊,焊接的方式采用手工焊焊接引弧块、熄弧块和工艺拉筋,拉筋要沿圆周焊满并焊接3-6mm厚度,引弧块和熄弧块的体积均≤120×80×60mm;
步骤五、抽真空:将经步骤四装配好的隔板在真空电子束转台上固定并用百分表找正,放入真空室内,放好叶片防护挡环并固定后,真空室抽真空,使得真空室内的真空度达到7.8×10-4MPa时进行零件的焊接;
步骤六、焊接:按步骤五抽好真空后,启动电子束焊机,调整电子枪的焊接角度,使得电子枪垂直焊缝方向设置,预热内圆焊缝,并对内圆焊缝封焊,然后预热外圆焊缝,并对外圆封焊、焊接外圆焊缝,最后焊接内圆焊缝,加速电压为55~60KV,焊接速度为200~800mm/min,电子束流为50~350mA,聚焦电流为1500~2000mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0~5.4,电子束在Y方向的扫描摆幅为0~6.0,枪距为220~320mm,扫描波形为圆形;
步骤七、翻面焊接:将经步骤六完成单面焊接的隔板翻转将背面朝上设置,重新固定于工装上面并卡紧,重复步骤五与步骤六,完成隔板背面的焊接;
步骤八、检查:按步骤七完成全部焊接后,按设计要求检查喉高及隔板内径和外径尺寸;
步骤九、热处理:按步骤八检查合格后的隔板进行热处理,热处理温度为670-690℃保温时间为6-8小时,出炉温度≤300℃。
本发明具有以下有益效果:电子束焊接的板体与叶栅直接组焊式大厚度隔板(厚度为100mm-180mm),它可以代替目前采用气体保护焊焊接的汽轮机隔板。电子束代替生产效率低、焊接变形大、焊接质量难保证、消耗大、劳动条件差、施焊难度大的手工焊具有较大的优越性。可以实现大厚度隔板的电子束焊接;明显提高焊接质量,减少返修几率;提高效率,缩短制造周期;保证汽道喉部尺寸公差要求;降低成本。并且可以推广使用到其他材料焊接性差、焊接工艺复杂和工作量大的零部件焊接上。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图,图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式的方法包括以下步骤:
步骤一、划线:在内板体2、外板体3、內围带4、外围带5及工装上划出水平中分面线(按照设计要求),同时在导叶片1上划出水平中分面线(划线要清晰)并在对应位置打眼以便观察;(对应位置指的是划出来的水平中分面的线,在线上打样冲眼,这样痕迹清晰,在电子束焊接时便于观察,否则划线在焊机时看不到)
步骤二、装配:按步骤一画好的线,将叶栅(叶栅由导叶片1、内围带4、外围带5构成,将导叶片1与内围带4、外围带5装配焊接连成一个整体形成叶栅)放到工装上,根据图纸调整内板体2及外板体3与叶栅的相对位置,保证内板体2、外板体3与叶栅的径向装配间隙及轴向错边量都小于0.20mm,用压板及顶紧装置固定(利用工装卡紧,保证内板体2和外板体4压紧,不得松动);
步骤三:检查:按步骤二装配好后,检查所述隔板的残余磁量,使得残余磁量≤1×10-4T,否则应去消磁,检查内板体2与叶栅之间的径向间隙及外板体3与叶栅之间的径向间隙分别要求小于0.20mm,内板体2和外板体3的轴向错边要求小于0.20mm(即保证内板体2、外板体3与叶栅的水平中分面线对齐),喉高标准公差基础在±0.15mm内,节圆尺寸超差小于±1mm;
步骤四、点焊:按步骤三检查合格后,将內围带4与内板体2之间以及外围带5与外板体3之间进行点焊,焊接的方式采用手工焊焊接引弧块、熄弧块和工艺拉筋,拉筋要沿圆周焊满并焊接3-6mm厚度,引弧块和熄弧块的体积均≤120×80×60mm;
步骤五、抽真空:将经步骤四装配好的隔板在真空电子束转台上固定并用百分表找正,放入真空室内,放好叶片防护挡环并固定后,真空室抽真空,使得真空室内的真空度达到7.8×10-4MPa时进行零件的焊接;
步骤六、焊接:按步骤五抽好真空后,启动电子束焊机(采用CT4真空电子束焊机),调整电子枪的焊接角度,使得电子枪垂直焊缝方向设置,预热内圆焊缝(内板体2与内围带4之间的焊缝6),并对内圆焊缝封焊,然后预热外圆焊缝(外围带5与外板体3之间的焊缝7),并对外圆封焊、焊接外圆焊缝,最后焊接内圆焊缝,加速电压为55~60KV,焊接速度为200~800mm/min,电子束流为50~350mA,聚焦电流为1500~2000mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0~5.4,电子束在Y方向的扫描摆幅为0~6.0,枪距为220~320mm(即焊枪距离焊缝的距离),扫描波形为圆形;
步骤七、翻面焊接:将经步骤六完成单面焊接的隔板翻转将背面朝上设置,重新固定于工装上面并卡紧,重复步骤五与步骤六,完成隔板背面的焊接;
步骤八、检查:按步骤七完成全部焊接后,按设计要求检查喉高及隔板内径和外径尺寸(记录);
步骤九、热处理:按步骤八检查合格后的隔板进行热处理,热处理温度为670-690℃保温时间为6-8小时,出炉温度≤300℃。
隔板由导叶片1、内板体2、外板体3、內围带4和外围带5构成,叶栅由导叶片1、內围带4和外围带5构成。
具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式的步骤六中,预热时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为60mA,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,焊接速度为250mm/min,电子束流为100mA,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为380mA,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为420mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
修饰焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为120mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm。
预热可以达到清理焊缝的作用并减少冷裂纹产生的倾向;封焊实现小电流焊缝整体连接,防止在大电流焊接时由于热量较大变形严重的问题,减少产生局部错位的风险;焊接可以达到图纸要求的焊缝深度及宽度;修饰对表面产生的飞溅及凹坑等缺陷进行清理,实现焊缝表面光滑,并与基体圆滑过渡。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式的步骤六中,预热时的加速电压为55KV,焊接速度为400mm/min,电子束流为80mA,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为3.6,电子束在Y方向的扫描摆幅为4.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为190mA,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为380mA,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为420mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
修饰焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为130mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
预热可以达到清理焊缝的作用并减少冷裂纹产生的倾向;封焊实现小电流焊缝整体连接,防止在大电流焊接时由于热量较大变形严重的问题,减少产生局部错位的风险;焊接可以达到图纸要求的焊缝深度及宽度;修饰对表面产生的飞溅及凹坑等缺陷进行清理,实现焊缝表面光滑,并与基体圆滑过渡。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式的步骤六中,预热时的加速电压为55KV,焊接速度为400mm/min,电子束流为70mA,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为2.7,电子束在Y方向的扫描摆幅为3.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为100mA,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为380mA,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,焊接速度为150mm/min,电子束流为420mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
修饰焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为120mA,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为2.7,电子束在Y方向的扫描摆幅为3.0,枪距为320mm;
预热可以达到清理焊缝的作用并减少冷裂纹产生的倾向;封焊实现小电流焊缝整体连接,防止在大电流焊接时由于热量较大变形严重的问题,减少产生局部错位的风险;焊接可以达到图纸要求的焊缝深度及宽度;修饰对表面产生的飞溅及凹坑等缺陷进行清理,实现焊缝表面光滑,并与基体圆滑过渡。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:本实施方式的步骤二中隔板由1Cr9MoVNbN合金钢制成。其它步骤与具体实施方式一、二、三或四相同。
Claims (5)
1.一种汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
步骤一、划线:在内板体(2)、外板体(3)、内围带(4)、外围带(5)及工装上划出水平中分面线,同时在导叶片(1)上划出水平中分面线并在对应位置打眼以便观察;
步骤二、装配:按步骤一画好的线,将叶栅放到工装上,根据图纸调整内板体(2)及外板体(3)与叶栅的相对位置,保证内板体(2)、外板体(3)与叶栅的径向装配间隙及轴向错边量都小于0.20mm,用压板及顶紧装置固定;
步骤三:检查:按步骤二装配好后,检查所述隔板的残余磁量,使得残余磁量≤1×10-4T,否则应去消磁,检查内板体(2)与叶栅之间的径向间隙及外板体(3)与叶栅之间的径向间隙分别要求小于0.20mm,内板体(2)和外板体(3)的轴向错边要求小于0.20mm,喉高标准公差基础在±0.15mm内,节圆尺寸超差小于±1mm;
步骤四、点焊:按步骤三检查合格后,将内围带(4)与内板体(2)之间以及外围带(5)与外板体(3)之间进行点焊,焊接的方式采用手工焊焊接引弧块、熄弧块和工艺拉筋,拉筋要沿圆周焊满并焊接3-6mm厚度,引弧块和熄弧块的体积均≤120×80×60mm;
步骤五、抽真空:将经步骤四装配好的隔板在真空电子束转台上固定并用百分表找正,放入真空室内,放好叶片防护挡环并固定后,真空室抽真空,使得真空室内的真空度达到7.8×10-4MPa时进行零件的焊接;
步骤六、焊接:按步骤五抽好真空后,启动电子束焊机,调整电子枪的焊接角度,使得电子枪垂直焊缝方向设置,预热内圆焊缝,并对内圆焊缝封焊,然后预热外圆焊缝,并对外圆封焊、焊接外圆焊缝,最后焊接内圆焊缝,加速电压为55~60KV,焊接速度为200~800mm/min,电子束流为50~350mA,聚焦电流为1500~2000mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0~5.4,电子束在Y方向的扫描摆幅为0~6.0,枪距为220~320mm,扫描波形为圆形;
步骤七、翻面焊接:将经步骤六完成单面焊接的隔板翻转将背面朝上设置,重新固定于工装上面并卡紧,重复步骤五与步骤六,完成隔板背面的焊接;
步骤八、检查:按步骤七完成全部焊接后,按设计要求检查喉高及隔板内径和外径尺寸;
步骤九、热处理:按步骤八检查合格后的隔板进行热处理,热处理温度为670-690℃保温时间为6-8小时,出炉温度≤300℃。
2.根据权利要求1所述汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,其特征在于步骤六中,预热时的加速电压为55KV,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm。
3.根据权利要求1所述汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,其特征在于步骤六中,预热时的加速电压为55KV,焊接速度为400mm/min,电子束流为80mA,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为3.6,电子束在Y方向的扫描摆幅为4.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为190mA,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为1.8,电子束在Y方向的扫描摆幅为2.0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm。
4.根据权利要求1所述汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,其特征在于步骤六中,预热时的加速电压为55KV,焊接速度为400mm/min,电子束流为70mA,聚焦电流为1550mA,电子束在X方向的扫描摆幅为2.7,电子束在Y方向的扫描摆幅为3.0,枪距为320mm;
封焊时的加速电压为55KV,焊接速度为300mm/min,电子束流为100mA,聚焦电流为1850mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接内圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1800mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm;
焊接外圆时的加速电压为55KV,聚焦电流为1780mA,电子束在X方向的扫描摆幅为0,电子束在Y方向的扫描摆幅为0,枪距为320mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述汽轮机大厚度隔板电子束焊接方法,其特征在于步骤二中隔板由1Cr9MoVNbN合金钢制成。
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