專利名稱：一種超超臨界隔板電子束焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超超臨界隔板焊接方法，屬于汽輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)隔板采用焊接式結(jié)構(gòu)，焊接的作用是把導(dǎo)葉片與內(nèi)、外板體連接在一起成為一個(gè)整體，從而達(dá)到消除振動(dòng)和減少蒸汽泄漏的目的。每臺(tái)汽輪機(jī)的隔板數(shù)量大、制造工藝繁雜，因此隔板焊接一直是汽輪機(jī)制造中的關(guān)鍵工序，直接影響著汽輪機(jī)的生產(chǎn)周期和產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于超超臨界隔板，其結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜、厚度更大(厚度在80 170mm范圍內(nèi))、精度要求更高，采用手工焊接或氣體保護(hù)焊接等工藝由于需要開焊接坡口，且坡口寬度較大，因此存在焊縫成形困難，焊接變形較大，焊縫清理困難，焊接質(zhì)量難以保證等問題， 無法滿足設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超超臨界隔板電子束焊接方法，以解決超超臨界隔板焊接，采用手工焊接或氣體保護(hù)焊接等工藝存在焊縫成形困難，焊接變形較大，焊縫清理困難，焊接質(zhì)量難以保證等問題。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是一種超超臨界隔板電子束焊接方法， 所述方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、劃線在內(nèi)板體、外板體及工裝上劃出水平中分面線，同時(shí)在首端導(dǎo)葉片及末端導(dǎo)葉片上劃出水平中分面線并在對(duì)應(yīng)位置打眼以便觀察；步驟二、裝配按步驟一畫好的線，將外板體裝配在工裝上，并以外板體為定位基準(zhǔn)，擺放好導(dǎo)葉片后，裝配內(nèi)板體組成超超臨界隔板，最后將所述超超臨界隔板卡緊；步驟三、檢查檢查所述超超臨界隔板的殘余磁量，使得殘余磁量< 1X10_4T，否則應(yīng)去消磁，內(nèi)板體與導(dǎo)葉片之間的徑向間隙及外板體與導(dǎo)葉片之間的徑向間隙均分別要求小于0. 20mm,內(nèi)板體和外板體的軸向錯(cuò)邊均要求小于0. 25mm，相鄰兩個(gè)導(dǎo)葉片之間的間隙應(yīng)小于0. 04mm，喉高標(biāo)準(zhǔn)公差在士0. 3mm以內(nèi)，允許不多于5%個(gè)喉高超差在士0. 45mm 以內(nèi)；步驟四點(diǎn)焊按步驟三檢查合格后，將導(dǎo)葉片的葉根與外板體之間以及導(dǎo)葉片的葉冠與內(nèi)板體之間均采用鎢極氬弧焊定位點(diǎn)焊連接，焊點(diǎn)的長度為10 15mm，焊點(diǎn)的正面余高為0 1. Omm ；步驟五抽真空將待焊的超超臨界隔板在真空電子束轉(zhuǎn)臺(tái)上固定并用百分表找正，之后放入真空室內(nèi)，放好葉片防護(hù)擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內(nèi)的真空度達(dá)到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動(dòng)電子束焊機(jī)，調(diào)整電子槍的焊接角度，使得電子槍垂直焊縫方向設(shè)置，先預(yù)熱內(nèi)圓焊縫，并對(duì)內(nèi)圓焊縫封焊和焊接，然后再預(yù)熱外圓焊縫，并對(duì)外圓焊縫封焊和焊接，最后對(duì)焊縫表面質(zhì)量不符合要求的部分進(jìn)行修飾焊，所述預(yù)熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術(shù)參數(shù)如下 加速電壓為55 60KV，焊接速度為200 800mm/min，電子束流為50 350mA，聚焦電流為1500 2000mA，電子束在X方向的掃描擺幅為0 5. 4，電子束在Y方向的掃描擺幅為0 6. 0，槍距為220 320mm，掃描波形為圓形；步驟七、翻面焊接將經(jīng)步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉(zhuǎn)將背面朝上設(shè)置，重新固定于工裝上面并卡緊，重復(fù)步驟五與步驟六，從而完成超超臨界隔板背面的焊接；步驟八檢查按步驟七完成全部焊接后，按設(shè)計(jì)要求檢查喉高及超超臨界隔板內(nèi)徑和外徑尺寸；步驟九熱處理對(duì)經(jīng)步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為690 760°，保溫4 8h，升溫速度彡80° /h，降溫速度為120° /h，直至降至常溫。本發(fā)明的效果是通過對(duì)超超臨界隔板結(jié)構(gòu)研究，對(duì)lCr9MoVNbN合金鋼的焊接性進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行了常溫力學(xué)性能測試，并通過摸索得到一套適合超超臨界隔板電子束焊接的最佳工藝參數(shù)，通過改變焊接電流、聚焦電流、偏擺、焊接速度、焊接距離及角度等，選擇合理的焊接參數(shù)，配合雙面焊接，從而實(shí)現(xiàn)了減小焊接變形、控制節(jié)圓尺寸及汽道喉高精度的目的，達(dá)到超超臨界隔板焊接要求，保證了焊接質(zhì)量，滿足了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求。綜上，超超臨界隔板采用電子束焊接，它可以代替目前采用氣體保護(hù)焊焊接的六十萬和百萬的汽輪機(jī)超超臨界隔板。采用電子束焊接，生產(chǎn)效率高、焊接變形小，提高了焊接質(zhì)量、改善了勞動(dòng)條件，施焊難度小，減少了返修幾率，縮短了制造周期，保證了汽道喉部尺寸公差要求，降低了生產(chǎn)成本，可以實(shí)現(xiàn)大厚度超超臨界隔板的電子束焊接。不僅如此，本發(fā)明的方法還可以推廣使用到其他材料焊接性差、焊接工藝復(fù)雜和工作量大的零部件焊接上。


圖1是利用本發(fā)明的方法完成超超臨界隔板單面焊接后的實(shí)物圖；圖2是超超臨界隔板的主視圖，圖3是圖2的A-A剖視圖，圖中B指示的區(qū)域?yàn)殡娮邮附訁^(qū)域。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1 圖3說明，本實(shí)施方式的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，所述方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、劃線在內(nèi)板體3、外板體2及工裝上劃出水平中分面線(按照設(shè)計(jì)要求)，同時(shí)在首端導(dǎo)葉片及末端導(dǎo)葉片上劃出水平中分面線(劃線要清晰)并在對(duì)應(yīng)位置打眼以便觀察(對(duì)應(yīng)位置指的是劃出來的水平中分面的線，在線上打樣沖眼，這樣痕跡清晰， 在電子束焊接時(shí)便于觀察，否則劃線在焊機(jī)時(shí)看不到)；步驟二、裝配按步驟一畫好的線，將外板體2裝配在工裝上，并以外板體2為定位基準(zhǔn)，擺放好導(dǎo)葉片1后，裝配內(nèi)板體3組成超超臨界隔板，最后將所述超超臨界隔板卡緊 (利用工裝卡緊，保證內(nèi)板體3和外板體2壓緊，不得松動(dòng))；步驟三、檢查檢查所述超超臨界隔板的殘余磁量，使得殘余磁量< 1X10_4T，否則應(yīng)去消磁，內(nèi)板體3與導(dǎo)葉片1之間的徑向間隙及外板體2與導(dǎo)葉片1之間的徑向間隙均分別要求小于0. 20mm,內(nèi)板體3和外板體2的軸向錯(cuò)邊均要求小于0. 25mm(即保證內(nèi)板體3、外板體2與導(dǎo)葉片1的水平中分面線對(duì)齊)，相鄰兩個(gè)導(dǎo)葉片1之間的間隙應(yīng)小于 0. 04mm，喉高標(biāo)準(zhǔn)公差在士0. 3mm以內(nèi)，允許不多于5%個(gè)喉高超差在士0. 45mm以內(nèi)；步驟四點(diǎn)焊按步驟三檢查合格后，將導(dǎo)葉片1的葉根與外板體2之間以及導(dǎo)葉片1的葉冠與內(nèi)板體3之間均采用鎢極氬弧焊定位點(diǎn)焊連接，焊點(diǎn)的長度為10 15mm，焊點(diǎn)的正面余高為0 1. Omm ；步驟五抽真空將待焊的超超臨界隔板在真空電子束轉(zhuǎn)臺(tái)上固定并用百分表找正，之后放入真空室內(nèi)，放好葉片防護(hù)擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內(nèi)的真空度達(dá)到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動(dòng)電子束焊機(jī)(采用CT4真空電子束焊機(jī))，調(diào)整電子槍的焊接角度，使得電子槍垂直焊縫方向設(shè)置，先預(yù)熱內(nèi)圓焊縫(即內(nèi)板體3與導(dǎo)葉片1之間的焊縫)，并對(duì)內(nèi)圓焊縫封焊和焊接，然后再預(yù)熱外圓焊縫(即外板體 2與導(dǎo)葉片1之間的焊縫)，并對(duì)外圓焊縫封焊和焊接，最后對(duì)焊縫表面質(zhì)量不符合要求的部分進(jìn)行修飾焊，所述預(yù)熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術(shù)參數(shù)如下加速電壓為55 60KV，焊接速度為200 800mm/min，電子束流為50 350mA，聚焦電流為1500 2000mA，電子束在X方向的掃描擺幅為0 5. 4，電子束在Y方向的掃描擺幅為0 6. 0，槍距為220 320mm (即焊槍距離焊縫的距離)，掃描波形為圓形(保證得到焊縫成形均勻，起弧、收弧正常的焊縫)；步驟七、翻面焊接將經(jīng)步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉(zhuǎn)將背面朝上設(shè)置，重新固定于工裝上面并卡緊，重復(fù)步驟五與步驟六，從而完成超超臨界隔板背面的焊接；步驟八檢查按步驟七完成全部焊接后，按設(shè)計(jì)要求檢查喉高及超超臨界隔板內(nèi)徑和外徑尺寸(記錄)；步驟九熱處理對(duì)經(jīng)步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為690 760°，保溫4 8h，升溫速度彡80° /h，降溫速度為120° /h，直至降至常溫。按步驟八檢查合格后，進(jìn)行去應(yīng)力熱處理。焊態(tài)下焊縫及熱影響區(qū)的金相組織為馬氏體，硬度很高，不能滿足使用要求；經(jīng)過熱處理后，焊接接頭組織得到明顯的改善，成為性能較佳的回火索氏體，焊縫及工件(即內(nèi)板體3和外板體幻側(cè)熱影響區(qū)的硬度有較明顯的降低，可以滿足設(shè)計(jì)和使用要求。具體性能參數(shù)見表1和表2 (機(jī)械性能試驗(yàn)報(bào)告)；表 權(quán)利要求
1.一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于所述方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 步驟一、劃線在內(nèi)板體(3)、外板體(2)及工裝上劃出水平中分面線，同時(shí)在首端導(dǎo)葉片及末端導(dǎo)葉片上劃出水平中分面線并在對(duì)應(yīng)位置打眼以便觀察；步驟二、裝配按步驟一畫好的線，將外板體( 裝配在工裝上，并以外板體( 為定位基準(zhǔn)，擺放好導(dǎo)葉片(1)后，裝配內(nèi)板體C3)組成超超臨界隔板，最后將所述超超臨界隔板卡緊；步驟三、檢查檢查所述超超臨界隔板的殘余磁量，使得殘余磁量< 1X10_4T，否則應(yīng)去消磁，內(nèi)板體(3)與導(dǎo)葉片(1)之間的徑向間隙及外板體O)與導(dǎo)葉片(1)之間的徑向間隙均分別要求小于0.20mm，內(nèi)板體(3)和外板體O)的軸向錯(cuò)邊均要求小于0. 25mm，相鄰兩個(gè)導(dǎo)葉片(1)之間的間隙應(yīng)小于0. 04mm,喉高標(biāo)準(zhǔn)公差在士0. 3mm以內(nèi)，允許不多于 5%個(gè)喉高超差在士0. 45mm以內(nèi)；步驟四點(diǎn)焊按步驟三檢查合格后，將導(dǎo)葉片(1)的葉根與外板體(2)之間以及導(dǎo)葉片(1)的葉冠與內(nèi)板體(3)之間均采用鎢極氬弧焊定位點(diǎn)焊連接，焊點(diǎn)的長度為10 15mm，焊點(diǎn)的正面余高為0 1. Omm ；步驟五抽真空將待焊的超超臨界隔板在真空電子束轉(zhuǎn)臺(tái)上固定并用百分表找正， 之后放入真空室內(nèi)，放好葉片防護(hù)擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內(nèi)的真空度達(dá)到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動(dòng)電子束焊機(jī)，調(diào)整電子槍的焊接角度， 使得電子槍垂直焊縫方向設(shè)置，先預(yù)熱內(nèi)圓焊縫，并對(duì)內(nèi)圓焊縫封焊和焊接，然后再預(yù)熱外圓焊縫，并對(duì)外圓焊縫封焊和焊接，最后對(duì)焊縫表面質(zhì)量不符合要求的部分進(jìn)行修飾焊，所述預(yù)熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術(shù)參數(shù)如下加速電壓為55 60KV，焊接速度為200 800mm/min，電子束流為50 350mA，聚焦電流為1500 2000mA，電子束在X方向的掃描擺幅為0 5. 4，電子束在Y方向的掃描擺幅為0 6. 0，槍距為220 320謹(jǐn)，掃描波形為圓形；步驟七、翻面焊接將經(jīng)步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉(zhuǎn)將背面朝上設(shè)置， 重新固定于工裝上面并卡緊，重復(fù)步驟五與步驟六，從而完成超超臨界隔板背面的焊接；步驟八檢查按步驟七完成全部焊接后，按設(shè)計(jì)要求檢查喉高及超超臨界隔板內(nèi)徑和外徑尺寸；步驟九熱處理對(duì)經(jīng)步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為 690 760°，保溫4 8h，升溫速度< 80° /h，降溫速度為120° /h，直至降至常溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于步驟六中， 預(yù)熱時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為800mm/min，電子束流為50mA，聚焦電流為1550mA， 電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；封焊時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為85mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ； 焊接時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為210mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ； 修飾焊時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為80mA，聚焦電流為 1800mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于步驟六中的預(yù)熱時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為400mm/min，電子束流為80mA，聚焦電流為 1550mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；封焊時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為300mm/min，電子束流為85mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；焊接時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為210mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；修飾焊時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為100mA，聚焦電流為 1800mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于步驟六中的預(yù)熱時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為400mm/min，電子束流為80mA，聚焦電流為 1550mA,電子束在X方向的掃描擺幅為5.4，電子束在Y方向的掃描擺幅為6. 0，槍距為 320mm ；封焊時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為300mm/min，電子束流為100mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為1.8，電子束在Y方向的掃描擺幅為2.0，槍距為 320mm ；焊接時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為210mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；修飾焊時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為100mA，聚焦電流為1800mA，電子束在X方向的掃描擺幅為2. 7，電子束在Y方向的掃描擺幅為3. 0，槍距為 320mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于步驟六中的預(yù)熱時(shí)的加速電壓為^κν，焊接速度為400mm/min，電子束流為80mA，聚焦電流為 1550mA,電子束在X方向的掃描擺幅為1.8，電子束在Y方向的掃描擺幅為2.0，槍距為 320mm ；封焊時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為85mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為1.8，電子束在Y方向的掃描擺幅為2.0，槍距為 320mm ；焊接時(shí)的加速電壓為^KV，焊接速度為250mm/min，電子束流為210mA，聚焦電流為 1850mA,電子束在X方向的掃描擺幅為0，電子束在Y方向的掃描擺幅為0，槍距為320mm ；修飾焊時(shí)的加速電壓為55KV，焊接速度為300mm/min，電子束流為90mA，聚焦電流為 1800mA,電子束在X方向的掃描擺幅為2.7，電子束在Y方向的掃描擺幅為3.0，槍距為 320mmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種超超臨界隔板電子束焊接方法，其特征在于 步驟二中的超超臨界隔板由lCr9MoVNbN合金鋼制成。
全文摘要
一種超超臨界隔板電子束焊接方法，本發(fā)明涉及一種超超臨界隔板焊接方法，以解決超超臨界隔板焊接，采用手工焊接或氣體保護(hù)焊接等工藝存在焊縫成形困難，焊接變形較大，焊縫清理困難，焊接質(zhì)量難以保證等問題。方法步驟是劃線；裝配；檢查；點(diǎn)焊；抽真空；焊接焊縫；翻面焊接；檢查；熱處理。焊接焊縫步驟中的加速電壓為55～60KV，焊接速度為200～800mm/min，電子束流為50～350mA，聚焦電流為1500～2000mA，電子束在X方向的掃描擺幅為0～5.4，電子束在Y方向的掃描擺幅為0～6.0，槍距為220～320mm，掃描波形為圓形。本發(fā)明用于汽輪機(jī)超超臨界隔板的電子束焊接。
文檔編號(hào)B23K15/06GK102294541SQ201110253609
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者付強(qiáng), 劉長江, 太秀濱, 宮在龍, 李全華, 楊浩, 沈陽威, 王超, 王金剛, 董生權(quán) 申請(qǐng)人:哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司