專利名稱：汽輪機隔板電子束焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊接工藝，特別涉及一種用于汽輪機隔板的焊接工藝。
背景技術：
汽輪機隔板一般采用焊接式結構，焊接的作用是把組成隔板的各個葉片連接成為一個整體，從而達到消除振動和減少蒸汽泄漏的目的。隔板的制造精度對汽輪機的工作效率影響很大，對焊接性能和制造精度要求很高。由于汽輪機的隔板數(shù)量多、制造工藝繁雜，因此隔板焊接一直是汽輪機制造中的關鍵過程，直接影響著汽輪機的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期。目前，在汽輪機行業(yè)中，汽輪機隔板常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧焊和氣體保護焊。其中最常用的焊接方法是氣體保護焊，其缺點是勞動條件差，焊前預熱時間長(約2小時)，煤氣消耗大，填充焊絲價格貴(40,000元/噸)，內(nèi)外環(huán)焊縫需進行兩次裝卡，焊接工時長，同時在保護氣體下焊接氣體消耗大，尤其是氬氣價格貴(120元/瓶)，每副隔板1～2瓶，半瓶CO2氣體，每副隔板焊接的耗電量估算為75KW/小時(600A×25V×5小時)，焊接時間長(約5小時)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服普通隔板焊接方法存在的焊接精度低、生產(chǎn)周期長等不足，提供了一種汽輪機隔板電子束焊接方法，它不僅大幅度提高了焊接精度，而且縮短了隔板的生產(chǎn)周期，尤其適用于直徑和厚度較大的隔板。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的a、對隔板葉片進行表面處理，除去隔板葉片表面的油漬和雜質(zhì)；b、按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c、將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空，其中電子槍真空度P＝6.0～9.9×10-5mbar、焊接室真空度P＝4.0～9.0×10-4mbar；d、當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱，其中電壓U＝55～60kV、電子束流I＝30～50mA、焊接速度V＝200～500mm/min，e、然后利用真空電子束焊機對隔板進行電子束焊接，其中電壓U＝50～60kV、電子束流I＝150～400mA、聚焦電流J1＝1～3A、槍距f＝200～400mm、焊接速度V＝400～600mm/min； f、電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理30分鐘以上，其中電子束流I＝30～50mA；g、后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘；h、將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理，在溫度為600～650℃的條件下保溫2～4小時。本發(fā)明的電子束焊接接頭的強度系數(shù)大于0.97(焊接接頭力學性能見表1)，能夠滿足焊接要求；可實現(xiàn)亞臨界300MW高壓隔板電子束焊接；而且焊接前、焊接后、熱處理后內(nèi)外圓尺寸變化不大，比氣體保護焊略小(見表2)。本發(fā)明采用電子束焊接后，不但可以大大提高生產(chǎn)中關鍵部件的生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善環(huán)境和勞動條件，提高了焊接精度，縮短了隔板的生產(chǎn)周期，而且經(jīng)濟效益十分顯著。本發(fā)明具有生產(chǎn)周期短、焊接精度高、工藝簡單、成本低的優(yōu)點。
表1 焊接接頭力學性能

表2 內(nèi)外圓尺寸

具體實施例方式具體實施方式
一參見

圖1和圖2，本實施方式是這樣實現(xiàn)的a、對隔板葉片進行表面處理，除去隔板葉片表面的油漬和雜質(zhì)；b、按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c、將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空，其中電子槍真空度P＝6.0～9.9×10-5mbar、焊接室真空度P＝4.0～9.0×10-4mbar；d、當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱，其中電壓U＝55～60kV、電子束流I＝30～50mA、焊接速度V＝200～500mm/min；e、然后利用真空電子束焊機(60KV，60KW，真空室容積230M3)對隔板進行電子束焊接，其中電壓U＝50～60kV、電子束流I＝150～400mA、聚焦電流J1＝1～3A、槍距f＝200～400mm、焊接速度V＝400～600mm/min；f、電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理30分鐘以上，其中電子束流I＝30～50mA，以減小焊接變形應力和改變焊縫金屬微觀結構以改善其力學性能；g、后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘，使其緩冷；h、將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理，在溫度為600～650℃的條件下保溫2～4小時去應力，從而完成對隔板的電子束焊接。
具體實施例方式
二本實施方式中電子槍真空度P＝6.0～8.0×10-5mbar、焊接室真空度P＝4.0～6.0×10-4mbar；預熱電壓U＝55～58kV、電子束流I＝30～40mA、焊接速度V＝400～500mm/min；電子束焊接電壓U＝50～55kV、電子束流I＝150～300mA、聚焦電流J1＝1～1.9A、槍距f＝200～280mm、焊接速度V＝400～500mm/min；后熱處理電子束流I＝30～40mA。其它工藝條件及工藝步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
三本實施方式中電子槍真空度P＝8.0～9.9×10-5mba、焊接室真空度P＝6.0～9.0×10-4mba；預熱電壓U＝58～60kV、電子束流I＝40～50mA、焊接速度V＝500～600mm/min；電子束焊接電壓U＝55～60kV、電子束流I＝300～400mA、聚焦電流J1＝1.9～3A、槍距f＝280～400mm、焊接速度V＝500～600mm/min；后熱處理電子束流I＝40～50mA。其它工藝條件及工藝步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
四本實施方式是這樣實現(xiàn)的a、對厚度δ＝34.4mm、長度L＝500mm、寬度W＝150mm、材料為1Cr13(化學成分見表3、力學性能見表4)的隔板葉片用丙酮或乙醇進行表面處理，除去隔板葉片表面的油質(zhì)和雜質(zhì)；b、按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c、將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空，其中電子槍的真空度P＝8.0～9.6×10-5mbar、焊接室真空度P＝5.5～8.8×10-4mbar；d、當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱，其中電壓U＝55kV、電子束流I＝36mA、聚焦電流J1＝1.9A、焊接速度V＝400mm/min、槍距f＝280mm；e、然后利用真空電子束焊機對隔板進行電子束焊接，其中電壓U＝55kV、電子束流I＝283mA、聚焦電流J1＝1.98A、焊接速度V＝600mm/min、槍距f＝280mm，焊縫的化學成分見表5；f、電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理60分鐘，其中電子束流I＝40mA，以減小焊接變形應力和改變焊縫金屬微觀結構以改善其力學性能；g、后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘，使其緩冷；h、將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理，在溫度為620～650℃的條件下保溫2小時，315℃出爐空冷，從而完成對隔板的電子束焊接。
表3 1Cr13化學成分

表4 1Cr13力學性能

表5 焊縫化學成分分析

權利要求
1.汽輪機隔板電子束焊接方法，其特征在于它是這樣實現(xiàn)的a、對隔板葉片進行表面處理，除去隔板葉片表面的油質(zhì)和雜質(zhì)；b、按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c、將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空，其中電子槍真空度P＝6.0～9.9×10-5mbar、焊接室真空度P＝4.0～9.0×10-4mbar；d、當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱，其中電壓U＝55～60kV、電子束流I＝30～50mA、焊接速度V＝200～500mm/min； e、然后利用真空電子束焊機對隔板進行電子束焊接，其中電壓U＝50～60kV、電子束流I＝150～400mA、聚焦電流J1＝1～3A、槍距f＝200～400mm、焊接速度V＝400～600mm/min；f、電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理30分鐘以上，其中電子束流I＝30～50mA；g、后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘；h、將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理，在溫度為600～650℃的條件下保溫2～4小時。
2.根據(jù)權利要求1所述的汽輪機隔板電子束焊接方法，其特征在于電子槍真空度P＝6.0～8.0×10-5mbar、焊接室真空度P＝4.0～6.0×10-4mbar；預熱電壓U＝55～58kV、電子束流I＝30～40mA、焊接速度V＝400～500mm/min；電子束焊接電壓U＝50～55kV、電子束流I＝150～300mA、聚焦電流J1＝1.0～1.9A、槍距f＝200～280mm、焊接速度V＝400～500mm/min；后熱處理電子束流I＝30～40mA。
3.根據(jù)權利要求1所述的汽輪機隔板電子束焊接方法，其特征在于電子槍真空度P＝8.0～9.9×10-5mbar、焊接室真空度P＝6.0～9.0×10-4mbar；預熱電壓U＝58～60kV、電子束流I＝40～50mA、焊接速度V＝500～600mm/min；電子束焊接電壓U＝55～60kV、電子束流I＝300～400mA、聚焦電流J1＝1.9～3A、槍距f＝280～400mm、焊接速度V＝500～600mm/min；后熱處理電子束流I＝40～50mA。
4.根據(jù)權利要求1所述的汽輪機隔板電子束焊接方法，其特征在于它是這樣實現(xiàn)的a、對厚度δ＝34.4mm、長度L＝500mm、寬度W＝150mm、材料為1Cr13的隔板葉片用丙酮或乙醇進行表面處理，除去隔板葉片表面的油質(zhì)和雜質(zhì)；b、按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c、將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空，其中電子槍的真空度P＝8.0～9.6×10-5mbar、焊接室真空度P＝5.5～8.8×10-4mbar；d、當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱，其中電壓U＝55kV、電子束流I＝36mA、聚焦電流J1＝1.9A、焊接速度V＝400mm/min、槍距f＝280mm；e、然后利用真空電子束焊機對隔板進行電子束焊接，其中電壓U＝55kV、電子束流I＝283mA、聚焦電流J1＝1.98A、焊接速度V＝600mm/min、槍距f＝280mm；f、電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理60分鐘，其中電子束流I＝40mA；g、后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘；h、將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理，在溫度為600～650℃的條件下保溫2小時，315℃出爐空冷，從而完成對隔板的電子束焊接。
全文摘要
汽輪機隔板電子束焊接方法，它涉及一種焊接工藝。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的a.對隔板葉片進行表面清理；b.按照汽輪機隔板裝配技術要求在工裝上對隔板葉片進行裝配、固定；c.將固定后的隔板葉片移至電子束焊接真空室內(nèi)進行隔離抽真空；d.當真空度到達預定值后，用電子束流對隔板進行15～30分鐘預熱；e.然后利用真空電子束焊機對隔板進行電子束焊接；f.電子束焊接完成后，利用電子束流對隔板進行后熱處理30分鐘以上；g.后熱處理后，將隔板在真空室內(nèi)隔離15～30分鐘；h.將焊接完的隔板從真空室內(nèi)移出轉至回火爐進行熱處理。本發(fā)明具有生產(chǎn)周期短、焊接精度高、工藝簡單、成本低的優(yōu)點。
文檔編號B23K15/00GK1579694SQ200410013759
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權日2004年5月19日
發(fā)明者李全華, 崔滿 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司