CN112935605A - 异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽轮机耐蚀层堆焊技术领域，具体涉及异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法。针对异型截面环形件堆焊效率不理想，容易出现焊接质量低下的情况，以及异型截面环形面的内腔空间狭小，不便于焊接设备进入进行自动堆焊的问题，本发明改进了自动堆焊的工艺，采用分区域进行轨道布置以及堆焊的工艺，将异型截面环形件的内腔壁面进行全位置完整堆焊，解决了现有技术中的问题。

Description

异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法

技术领域

本发明涉及汽轮机耐蚀层堆焊技术领域，具体涉及异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法。

背景技术

随着现代工业技术的不断发展，核电技术已从全转速发展到半转速。半转速核电的介质为饱和蒸汽，随着蒸汽推动各出力级做功后，温度和压力还要降低，因此，半转速核电机组汽轮机的蒸汽流通面必须考虑高湿度低参数蒸汽对机组的影响。一些静子零部件在长时间运行过程中受到蒸汽的冲刷而容易出现汽蚀，从而使得机组运行效率降低，设备使用寿命缩短。

为防止或减小低参数高湿度蒸汽对部件的影响，目前有两种方法：

一是采用耐蚀不锈钢作为静子部件材料的方法，但汽轮机部件尺寸大，材料成本非常昂贵，仅适用于少量的关键零部件，大量采用耐蚀不锈钢材料使得汽轮机的制造成本非常高，因而这种方法的经济性非常差。

二是采用在部件密封面和蒸汽流通易汽蚀部位堆焊耐蚀不锈钢材料的方法，这种方法大大降低了材料成本，因而在核电汽轮机产品中被广泛采用。但现有的堆焊技术主要为人工堆焊，当堆焊面为规则面、焊腔空间足够的情况下焊缝质量可以得到保障，但在焊腔空间狭小的情况下焊接难度大，同时还存在焊缝质量不稳定的问题。

因此，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，旨在通过设定堆焊的推进方式，以自动堆焊的方式完成异型截面的自动堆焊，解决异型截面下焊腔空间狭小、全位置堆焊难度大的问题，同时也可解决大堆焊量焊缝质量不稳定、焊接变形大及异种钢堆焊稀释率的问题。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，包括：

将异型截面环形件的堆焊型面进行加工；

将异型截面环形件轴心朝向竖直方向进行放置；

根据异型截面环形件内的堆焊型面分布，按照平焊位和横焊位优先的原则划分不同的区域，按照堆焊型面的走向设置连续的仿形轨道；

使焊机携带仿形轨道走圆，在仿形轨道上设置焊枪分区域对平焊位和横焊位进行堆焊；

将异型截面环形件翻转，使原立焊位区域和仰焊位区域转变为平焊位区域或横焊位区域，并布设连续的仿形轨道；

重新使焊机携带仿形轨道走圆，在仿形轨道上设置焊枪，继续分区域对反转后的堆焊型面的平焊位和横焊位进行堆焊，直至完成异型截面的全位置堆焊；

对完成堆焊的异型截面环形件进行探伤。

上述公开的自动堆焊方法，在第一次堆焊的过程中，焊机的焊枪按照平焊位区域和横焊位区域进行堆焊，能够将这部分区域进行全位置焊接，不受焊腔狭小因素的影响；在第二次堆焊的过程中，将经过翻转的环形件剩余未焊接的部位转换为平焊位和横焊位，实现全位置焊接转化为易于操作的平焊位或横焊位焊接，综合上述过程即实现了整个异型截面环形件的全位置焊接。解决了现有技术中的问题。

进一步的，上述公开的异型截面环形件，包括但不限于完整圆环形结构件，还可是多个部件组合拼接而成，具体的，此处进行优化并举出对其中一种组合结构件的处理方法：所述的异型截面环形件包括两个相对扣合的半环结构，半环结构的扣合连接处设置有连接件。

再进一步，连接件设置于两个半环结构的连接面处，对两个半环结构进行连接拉紧，具体的，可采用如下方案：所述的连接件采用焊接的方式固定连接两个半环结构，堆焊完成后，采用切割的方式去除连接件。

进一步的，为了加强对半环结构的连接紧固，此处进行优化设置并举出如下具体的方案：在设置异型截面环形件的内腔设置若干拉筋，将两个半环结构拉紧固定。

再进一步，在设置拉筋时，按照米字形结构布置拉筋，以对半环结构均匀拉紧。拉筋采用合金材料制成，抗拉压强度高。

进一步的，进行堆焊时，按照圆环的横截面划分每一层道，每一层道焊接时设置180°对称的两台焊接小车沿柔性环形轨道进行走圆，轨道小车携带的焊枪沿链式仿形轨道行进对平焊位区域和横焊位区域进行堆焊。

进一步的，在焊接时，两把焊枪对中分面处无法焊接到位或易出现的空间受限区域，为了提高焊缝质量，两台自动焊小车对称自动堆焊后，对焊接的中分面部位进行补充堆焊。

进一步的，为了覆盖不同直径的产品以增加该专机设备的通用性，焊接小车所行走的轨道为可变径柔性轨道；为覆盖产品的空间型面，则设计同样形状的链式仿形轨道，焊枪沿链式仿形轨道一道覆盖一道的完成平焊位区域和横焊位区域的堆焊。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

针对异型截面环形件堆焊效果不理想，容易出现焊接质量低下的情况，以及异型截面环形面的内腔空间狭小，不便于焊接设备进入进行自动堆焊的问题，本发明改进了自动堆焊的工艺，采用分区域进行轨道布置以及堆焊的工艺，将异型截面环形件的内腔壁面全位置堆焊调整为平、横焊位堆焊，解决了现有技术中的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为自动堆焊方法的流程示意图。

图2为异型截面环形件通过连接件连接固定的示意图。

图3为异型截面环形件的内部纵向截面示意图。

图4为在焊腔内设置仿形轨道、工件上设置柔性轨道及焊接轨道小车后的纵向截面示意图。

图5为堆焊型面的截面示意图。

图6为翻转后堆焊型面的截面示意图。

图7为图5中Ⅰ处的局部结构放大示意图。

图8为图6中Ⅱ处的局部结构放大示意图。

上述附图中，各标记的含义为：1、半环结构；2、连接件；3、拉筋；4、堆焊型面；5、焊接小车；6、仿形轨道；7、小车轨道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

实施例

针对现在的堆焊工艺，采用人工堆焊劳动强度大，但是堆焊的精度不高，往往导致焊缝质量低的缺陷；而自动堆焊工艺需要提供大空间的焊腔，在较小的异型截面环形件等较小焊腔的堆焊处理上实现自动堆焊。对此，本实施例公开了一种自动堆焊的方法，能够实现小焊腔的异型截面环形件自动堆焊，同时满足焊缝的质量要求。

具体的，本实施例公开的方法如下。

如图1所示，异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，包括：

S01：将异型截面环形件的堆焊型面4进行加工。

S02：将异型截面环形件轴心朝向竖直方向进行放置。

S03：如图3、图4所示，根据异型截面环形件内的堆焊型面4分布，根据平焊位和横焊位优先的原则划分不同的区域，按照堆焊型面4的走向设置连续的链式仿形轨道6。进行堆焊时，按照堆焊腔室的纵向截面划分每一层道，每一层道焊接时设置180°对称的两台焊接小车5沿柔性环形轨道进行走圆，轨道小车携带的焊枪沿链式仿形轨道6行进对平焊位区域和横焊位区域进行堆焊。

优选的，如图5所示，在本实施例中，由于堆焊腔室为空间异型结构，为保证堆焊始终处于最有利于焊缝质量的平、横焊位，将异性截面腔室根据平、橫、仰焊位划分为不同区域，即a-b、a-c、d-c、d-e共分为四个不同的区域。

S03：设置环形的小车轨道7，使焊接小车5携带仿形轨道6走圆，在仿形轨道6上设置焊枪对平焊位区域和横焊位区域进行全截面堆焊覆盖。

具体的，如图7所示，d-c区域位于平或横焊位时，从d→c进行堆焊，采用两把枪对称焊接，靠近中分面焊枪不可达的位置不焊。

S04：如图6所示，将异型截面环形件翻转，使原立焊位区域和仰焊位区域转变为平焊位区域或横焊位区域，并重新布设小车轨道7和连续的链式仿形轨道6。具体的，工件整体翻身后，使a-b、a-c、d-e区域位于平或横焊位。

S05：使焊接小车5按照小车轨道7走圆，携带仿形轨道6，并在仿形轨道6上设置焊枪继续行进对翻转后的平焊位区域和横焊位区域进行堆焊，直至完成异型截面的全位置堆焊。

优选的，如图8所示，分别从a→b、a→c、d→e进行堆焊，采用两把枪对称焊接，靠近中分面焊枪不可达的位置不焊。

S06：对完成堆焊的异型截面环形件进行100％渗透探伤。

上述公开的自动堆焊方法，在第一次堆焊的过程中，焊机的焊枪按照平焊位区域和横焊位区域进行堆焊，能够将这部分区域进行全位置焊接，不受焊腔狭小因素的影响；在第二次堆焊的过程中，将经过翻转的环形件剩余未焊接的部位转换为平焊位和横焊位，全位置焊接转化为平焊位及横焊位的焊接，综合上述过程即实现了整个异型截面环形件的全位置焊接。解决了现有技术中的问题。

上述公开的异型截面环形件，包括但不限于完整圆环形结构件，还可是多个部件组合拼接而成，具体的，本实施例进行优化并举出对其中一种组合结构件的处理方法：所述的异型截面环形件包括两个相对扣合的半环结构1，半环结构1的扣合连接处设置有连接件2。

连接件2设置于两个半环结构1的连接面处，对两个半环结构1进行连接拉紧，具体的，可采用如下方案：所述的连接件2采用焊接的方式固定连接两个半环结构1，堆焊完成后，采用切割的方式去除连接件2。

优选的，本实施例中的两个半环结构1采用搭子角焊缝连接；在堆焊完成后，手工火焰切割去除上下半连接搭子。

为了加强对半环结构1的连接紧固，此处进行优化设置并举出如下具体的方案：在设置异型截面环形件的内腔设置若干拉筋3，将两个半环结构1拉紧固定。

优选的，如图2所示，在设置拉筋3时，按照米字形结构布置拉筋3，拉筋3的数量为四根，以对半环结构1均匀拉紧。拉筋3采用合金材料制成，抗拉压强度高，刚性足够防止较大焊接变形。

进行堆焊时，焊接小车5按照柔性轨道在环形件上进行走圆，具体的，为了覆盖不同直径的产品已增加该专机设备的通用性，焊接小车5所行走的轨道为可变径柔性轨道；为覆盖产品的空间型面，则设计同样形状的链式仿形轨道6，焊枪沿链式仿形轨道6一道覆盖一道的完成平焊位区域和横焊位区域的堆焊。

在焊接时，自动焊小车在中分面由于空间受限或易产生缺陷，为了提高焊缝质量，两把焊枪对称焊接后，对焊接的中分面部位进行补充手工堆焊。

优选的，本实施例中，采用手工半自动气保焊补充堆焊靠近中分面部位自动堆焊设备无法施焊的区域。

本实施例公开的异性截面环形件耐蚀层自动堆焊方法的效果在于实现了异性截面环形件耐蚀层高效快速高质量的自动堆焊，解决了堆焊异型截面腔室空间狭小，实现全位置焊接难度大的难题，同时也可解决大堆焊量焊缝质量不稳定、焊接变形大及异种钢堆焊稀释率的问题，极大地改善了焊缝的焊接质量，操作简单便利，制造成本低，经济效益巨大。

以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于，包括：

将异型截面环形件的堆焊型面(4)进行加工；

将异型截面环形件轴心朝向竖直方向进行放置；

根据异型截面环形件内的堆焊型面(4)分布，按照堆焊型面(4)的走向设置连续的仿形轨道(6)；

使焊机携带仿形轨道(6)走圆，在仿形轨道(6)上设置焊枪分区域对平焊位和横焊位进行堆焊；

将异型截面环形件翻转，使原立焊位区域和仰焊位区域转变为平焊位区域或横焊位区域，并布设连续的仿形轨道(6)；

重新使焊机携带仿形轨道(6)走圆，在仿形轨道(6)上设置焊枪，继续分区域对反转后的堆焊型面(4)的平焊位和横焊位进行堆焊，直至完成异型截面的全位置堆焊；

对完成堆焊的异型截面环形件进行探伤。

2.根据权利要求1所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：所述的异型截面环形件包括两个相对扣合的半环结构(1)，半环结构(1)的扣合连接处设置有连接件(2)。

3.根据权利要求2所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：所述的连接件(2)采用焊接的方式固定连接两个半环结构(1)，堆焊完成后，采用切割的方式去除连接件(2)。

4.根据权利要求2所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：在设置异型截面环形件的内腔设置若干拉筋(3)，将两个半环结构(1)拉紧固定。

5.根据权利要求4所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：按照米字形结构布置拉筋(3)，以对半环结构(1)均匀拉紧。

6.根据权利要求1所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：采用焊枪沿仿形轨道(6)行进以覆盖整个堆焊面；对分区域的平焊位和横焊位进行堆焊时，设置两把焊枪对每一层道进行焊接，两把焊枪随焊机走圆时的行走路径对称。

7.根据权利要求6所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：两把焊枪对称焊接后，对靠近中分面的部位补充堆焊。

8.根据权利要求1所述的异型截面环形件耐蚀层自动堆焊方法，其特征在于：所述的仿形轨道(6)为柔性轨道，将分区域的平焊位和横焊位区域布满。

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