CN111958080B - 一种300mw级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法 - Google Patents

一种300mw级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，本发明涉及波纹管体焊接方法，本发明的目的是解决现有钎焊装配过程中波纹管压缩导致自身形成不均匀反弹力并导致喷嘴严重偏心的情况，喷嘴主体激光焊接结构中基材为薄壁件，不均匀急速热输入导致材料内部产生应力，导致焊接变形尤为严重的问题，步骤一、焊接旋流器；步骤二、安装喷嘴旋流器装焊定位工装；步骤三、添加钎料；步骤四、定位压紧；步骤五、同轴度检查；步骤六、焊接固定；步骤七、真空钎焊：对步骤六中固定好的燃机喷嘴组件送入真空热处理炉进行真空钎焊。本发明用于波纹管体焊接时使用。

Description

一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法
技术领域
本发明涉及波纹管体焊接方法，具体涉及一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法。
背景技术
300MW级重型燃气轮机喷嘴组件整体主要以焊接形式连接制造而成，其涉及激光焊接，金基钎料真空钎焊等焊接工内容。现影响喷嘴制造整体装焊精度的主要原因有以下两点：1.在钎焊装配过程中，设计结构导致装配时喷嘴内部波纹管处于压缩状态，导致自身形成不均匀反弹力并导致喷嘴严重偏心的情况。2.因喷嘴主体激光焊接结构中基材多为3mm不锈钢薄壁件，受焊接温度场影响，不均匀急速热输入导致材料内部产生应力，且薄壁件自身刚度不够，导致焊接变形尤为严重。钎焊装配过程中波纹管压缩喷嘴为燃气轮机核心部件之一，对制造要求极为严格，因此上述两个问题严重制约着产品的制造效率及合格率。
发明内容
本发明的目的是解决现有钎焊装配过程中波纹管压缩导致自身形成不均匀反弹力并导致喷嘴严重偏心的情况，喷嘴主体激光焊接结构中基材为薄壁件，不均匀急速热输入导致材料内部产生应力，导致焊接变形尤为严重的问题，进而提供一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、焊接旋流器：将喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体的一端与旋流器组件焊接固定，保证喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体同轴设置；
步骤二、安装喷嘴旋流器装焊定位工装：将喷嘴旋流器装焊定位工装安装在喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体上，将喷嘴波纹管另一端插入在对应中心喷嘴法兰的孔中，将喷嘴波纹管外部壳体的另一端插入在对应中心喷嘴法兰的凹槽中；
步骤三、添加钎料：将钎料添加在喷嘴波纹管与对应中心喷嘴法兰的孔处，将钎料添加在喷嘴波纹管外部壳体与对应中心喷嘴法兰的凹槽处；
步骤四、定位压紧：将添加完钎料的喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体通过喷嘴旋流器装焊定位工装进行定位压紧；
步骤五、同轴度检查：将步骤四中压紧喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体的中心喷嘴法兰坐于水平平台上，通过高度尺测量喷嘴前接头平台的圆周各点水平高度；
步骤六、焊接固定：将步骤四中定位压紧后的喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体一端与中心喷嘴法兰焊接固定；
步骤七、真空钎焊：对步骤六中固定好的燃机喷嘴组件送入真空热处理炉进行真空钎焊。
本发明的有益效果是：
对钎焊装配过程中波纹管压缩导致自身形成不均匀反弹力并导致喷嘴严重偏心的情况，本申请的喷嘴旋流器装焊定位工装保证装配环节波纹管圆周方向均匀压缩，保证装配后不会偏心，并于装配后，钎焊之前通过对特定位置进行特定检查的方法，来验证装配效果，两个措施同时进行以避免喷嘴组件偏心而影响产品质量及生产效率。
针对产品结构特点，分别设计制作喷嘴旋流器装焊定位工装以控制旋流器与波纹管组件、前后接头激光焊接时的焊接应力释放导致的偏心、变形的现象。
本发明针对300MW燃机燃烧室的中心喷嘴结构，本申请专用工装用以进行装配，保证装配后工件整体尺寸满足设计要求，并根据产品结构确定检查位置及检查方法，通过新增尺寸检查的手段验证装配效果及工装的有效性。
本申请对旋流器组件装焊结构自行设计制作专用工装以配合装配，并增强薄壁件产品整体刚度，控制焊接过程的变形情况。
通过此种方法，可以高效有序的进行300MW级F级重型燃气轮机燃烧室头部的中心喷嘴及外围喷嘴的整体装焊精度，控制薄壁件焊接过程中产生的变形，保证图纸设计的同心度要求，提高一次性合格率及生产效率。
附图说明
图1是本申请中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接时通过喷嘴旋流器装焊定位工装定位连接示意图。
图2是喷嘴旋流器装焊定位工装包括定位杆1主视图。
图3是进行外围喷嘴的喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接时在外围喷嘴法兰背部制作镶嵌式法兰4，并通过喷嘴旋流器装焊定位工装定位连接示意图。
图4是外围喷嘴法兰背部制作镶嵌式法兰4的主视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、焊接旋流器：将喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体的一端与旋流器组件焊接固定，保证喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体同轴设置；
步骤二、安装喷嘴旋流器装焊定位工装：将喷嘴旋流器装焊定位工装安装在喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体上，将喷嘴波纹管另一端插入在对应中心喷嘴法兰的孔中，将喷嘴波纹管外部壳体的另一端插入在对应中心喷嘴法兰的凹槽中；
步骤三、添加钎料：将钎料添加在喷嘴波纹管与对应中心喷嘴法兰的孔处，将钎料添加在喷嘴波纹管外部壳体与对应中心喷嘴法兰的凹槽处；
步骤四、定位压紧：将添加完钎料的喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体通过喷嘴旋流器装焊定位工装进行定位压紧；
步骤五、同轴度检查：将步骤四中压紧喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体的中心喷嘴法兰坐于水平平台上，通过高度尺测量喷嘴前接头平台的圆周各点水平高度；
步骤六、焊接固定：将步骤四中定位压紧后的喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体一端与中心喷嘴法兰焊接固定；
步骤七、真空钎焊：对步骤六中固定好的燃机喷嘴组件送入真空热处理炉进行真空钎焊。
具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，步骤二中所述的喷嘴旋流器装焊定位工装包括定位杆1、旋紧螺母2和垫片3，定位杆1为阶梯型杆体，定位杆1的右端端部加工有锥形体，定位杆1的左端加工有外螺纹，定位杆1上锥形体的一端至外螺纹一端依次为波纹管限定部、第一同轴限定部和第二同轴限定部，定位杆1依次插装在旋流器组件、喷嘴波纹管和中心喷嘴法兰上，定位杆1的锥形体外圆锥面顶在旋流器组件上，波纹管限定部插装在喷嘴波纹管内，第一同轴限定部和第二同轴限定部插装在中心喷嘴法兰上，定位杆1的外螺纹穿过中心喷嘴法兰并与旋紧螺母2和垫片3连接，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，定位杆1的波纹管限定部外圆的直径与喷嘴波纹管内径相等，第一同轴限定部的外径与对应中心喷嘴法兰安装孔的内径相等，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，所述步骤四中定位压紧是通过旋紧喷嘴旋流器装焊定位工装的旋紧螺母2，通过旋紧螺母2和垫片3以及锥形体的夹紧力将喷嘴波纹管的外部有凹槽的端部挤压至中心喷嘴法兰对应的孔内，将喷嘴波纹管外部壳体挤压至中心喷嘴法兰对应的凹槽内，其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，将所述步骤四中喷嘴波纹管挤压安装在中心喷嘴法兰连接处后进行钎焊焊接，将步骤四中喷嘴波纹管外部壳体挤压安装在中心喷嘴法兰连接处后通过钎焊进行焊接。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，定位杆1上锥形体、波纹管限定部、第一同轴限定部、第二同轴限定部和外螺纹同轴设置，且定位杆1的轴线、喷嘴波纹管中心线与中心喷嘴法兰的中心线重合设置。其它与具体实施方式二相同。
工作原理
本申请中旋流器组件中喷嘴波纹管伸出接头长度为10.2±1mm，装配对应位置中心喷嘴法兰的深度仅为8mm，装配过程中，为保证装配到位，则需压缩波纹管组件，
本申请中喷嘴旋流器装焊定位工装利用直杠锥形头及深入法兰侧的直段进行定位，通过保证直杠深入法兰处的径向间隙要求，旋紧旋紧螺母2，则波纹管受到圆周方向均匀的力进行挤压，则无不会因为反弹力不均匀而产生倾斜，且在完全旋紧情况下，工装直杠亦可保证旋流器组件与法兰同心。
当进行外围喷嘴的喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接时，波纹管组件伸出接头长度为10.2±1mm，装配对应位置中心喷嘴法兰的深度仅为8mm，装配过程中，为保证装配到位，则需压缩波纹管组件，且因止口尺寸过小，压缩过程中波纹管弹性变形产生的反作用力不均匀则会导致法兰与旋流器组件整体偏心，为避免因止口过短导致直杠与法兰不垂直，在外围喷嘴法兰背部制作镶嵌式法兰4，将喷嘴整体坐入镶嵌法兰中，通过螺栓把紧，通过工装增长法兰止口处长度尺寸，利用直杠锥形头及深入法兰侧的直段进行定位，通过保证直杠深入喷嘴法兰及背部镶嵌处的径向间隙要求，旋紧旋紧螺母2，则波纹管受到圆周方向均匀的力进行挤压，则无不会因为反弹力不均匀而产生倾斜，且在完全旋紧情况下，工装直杠亦可保证旋流器组件与法兰同心。

Claims (3)

1.一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、焊接旋流器：将喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体的一端与旋流器组件焊接固定，保证喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体同轴设置；
步骤二、安装喷嘴旋流器装焊定位工装：将喷嘴旋流器装焊定位工装安装在喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体上，将喷嘴波纹管另一端插入在对应中心喷嘴法兰的孔中，将喷嘴波纹管外部壳体的另一端插入在对应中心喷嘴法兰的凹槽中，步骤二中所述的喷嘴旋流器装焊定位工装包括定位杆(1)、旋紧螺母(2)和垫片(3)，定位杆(1)为阶梯型杆体，定位杆(1)的右端端部加工有锥形体，定位杆(1)的左端加工有外螺纹，定位杆(1)上锥形体的一端至外螺纹一端依次为波纹管限定部、第一同轴限定部和第二同轴限定部，定位杆(1)依次插装在旋流器组件、喷嘴波纹管和中心喷嘴法兰上，定位杆(1)的锥形体外圆锥面顶在旋流器组件上，波纹管限定部插装在喷嘴波纹管内，第一同轴限定部和第二同轴限定部插装在中心喷嘴法兰上，定位杆(1)的外螺纹穿过中心喷嘴法兰并与旋紧螺母(2)和垫片(3)连接；
步骤三、添加钎料：将钎料添加在喷嘴波纹管与对应中心喷嘴法兰的孔处，将钎料添加在喷嘴波纹管外部壳体与对应中心喷嘴法兰的凹槽处；
步骤四、定位压紧：将添加完钎料的喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体通过喷嘴旋流器装焊定位工装进行定位压紧，所述步骤四中定位压紧是通过旋紧喷嘴旋流器装焊定位工装的旋紧螺母(2)，通过旋紧螺母(2)和垫片(3)以及锥形体的夹紧力将喷嘴波纹管的外部有凹槽的端部挤压至中心喷嘴法兰对应的孔内，将喷嘴波纹管外部壳体挤压至中心喷嘴法兰对应的凹槽内；
步骤五、同轴度检查：将步骤四中压紧喷嘴波纹管和喷嘴波纹管外部壳体的中心喷嘴法兰坐于水平平台上，通过高度尺测量喷嘴前接头平台的圆周各点水平高度；
步骤六、焊接固定：将步骤四中定位压紧后的喷嘴波纹管一端和喷嘴波纹管外部壳体一端与中心喷嘴法兰焊接固定；
步骤七、真空钎焊：对步骤六中固定好的燃机喷嘴组件送入真空热处理炉进行真空钎焊。
2.根据权利要求1所述一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法：其特征在于：定位杆(1)的波纹管限定部外圆的直径与喷嘴波纹管内径相等，第一同轴限定部的外径与对应中心喷嘴法兰安装孔的内径相等。
3.根据权利要求1所述一种300MW级燃机中心喷嘴法兰与喷嘴波纹管体焊接方法：其特征在于：定位杆(1)上锥形体、波纹管限定部、第一同轴限定部、第二同轴限定部和外螺纹同轴设置，且定位杆(1)的轴线、喷嘴波纹管中心线与中心喷嘴法兰的中心线重合设置。
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