專利名稱：一種超超臨界隔板電子束焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超超臨界隔板焊接方法，屬于汽輪機技術領域。
背景技術：
汽輪機隔板采用焊接式結構，焊接的作用是把導葉片與內、外板體連接在一起成為一個整體，從而達到消除振動和減少蒸汽泄漏的目的。每臺汽輪機的隔板數量大、制造工藝繁雜，因此隔板焊接一直是汽輪機制造中的關鍵工序，直接影響著汽輪機的生產周期和產品質量。對于超超臨界隔板，其結構形式更加復雜、厚度更大(厚度在80 170mm范圍內)、精度要求更高，采用手工焊接或氣體保護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，焊接質量難以保證等問題， 無法滿足設計要求。

發(fā)明內容
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，焊接質量難以保證等問題。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術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現(xiàn)步驟一、劃線在內板體、外板體及工裝上劃出水平中分面線，同時在首端導葉片及末端導葉片上劃出水平中分面線并在對應位置打眼以便觀察；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，擺放好導葉片后，裝配內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，否則應去消磁，內板體與導葉片之間的徑向間隙及外板體與導葉片之間的徑向間隙均分別要求小于0. 20mm,內板體和外板體的軸向錯邊均要求小于0. 25mm，相鄰兩個導葉片之間的間隙應小于0. 04mm，喉高標準公差在士0. 3mm以內，允許不多于5%個喉高超差在士0. 45mm 以內；步驟四點焊按步驟三檢查合格后，將導葉片的葉根與外板體之間以及導葉片的葉冠與內板體之間均采用鎢極氬弧焊定位點焊連接，焊點的長度為10 15mm，焊點的正面余高為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臺上固定并用百分表找正，之后放入真空室內，放好葉片防護擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內的真空度達到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動電子束焊機，調整電子槍的焊接角度，使得電子槍垂直焊縫方向設置，先預熱內圓焊縫，并對內圓焊縫封焊和焊接，然后再預熱外圓焊縫，并對外圓焊縫封焊和焊接，最后對焊縫表面質量不符合要求的部分進行修飾焊，所述預熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術參數如下 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、翻面焊接將經步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉將背面朝上設置，重新固定于工裝上面并卡緊，重復步驟五與步驟六，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，按設計要求檢查喉高及超超臨界隔板內徑和外徑尺寸；步驟九熱處理對經步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進行熱處理，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)明的效果是通過對超超臨界隔板結構研究，對lCr9MoVNbN合金鋼的焊接性進行試驗，進行了常溫力學性能測試，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，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，配合雙面焊接，從而實現(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，達到超超臨界隔板焊接要求，保證了焊接質量，滿足了設計和生產要求。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焊焊接的六十萬和百萬的汽輪機超超臨界隔板。采用電子束焊接，生產效率高、焊接變形小，提高了焊接質量、改善了勞動條件，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，降低了生產成本，可以實現(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)域為電子束焊接區(qū)域。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1 圖3說明，本實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現(xiàn)步驟一、劃線在內板體3、外板體2及工裝上劃出水平中分面線(按照設計要求)，同時在首端導葉片及末端導葉片上劃出水平中分面線(劃線要清晰)并在對應位置打眼以便觀察(對應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， 在電子束焊接時便于觀察，否則劃線在焊機時看不到)；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，擺放好導葉片1后，裝配內板體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，保證內板體3和外板體2壓緊，不得松動)；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，否則應去消磁，內板體3與導葉片1之間的徑向間隙及外板體2與導葉片1之間的徑向間隙均分別要求小于0. 20mm,內板體3和外板體2的軸向錯邊均要求小于0. 25mm(即保證內板體3、外板體2與導葉片1的水平中分面線對齊)，相鄰兩個導葉片1之間的間隙應小于 0. 04mm，喉高標準公差在士0. 3mm以內，允許不多于5%個喉高超差在士0. 45mm以內；步驟四點焊按步驟三檢查合格后，將導葉片1的葉根與外板體2之間以及導葉片1的葉冠與內板體3之間均采用鎢極氬弧焊定位點焊連接，焊點的長度為10 15mm，焊點的正面余高為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臺上固定并用百分表找正，之后放入真空室內，放好葉片防護擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內的真空度達到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動電子束焊機(采用CT4真空電子束焊機)，調整電子槍的焊接角度，使得電子槍垂直焊縫方向設置，先預熱內圓焊縫(即內板體3與導葉片1之間的焊縫)，并對內圓焊縫封焊和焊接，然后再預熱外圓焊縫(即外板體 2與導葉片1之間的焊縫)，并對外圓焊縫封焊和焊接，最后對焊縫表面質量不符合要求的部分進行修飾焊，所述預熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術參數如下加速電壓為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、翻面焊接將經步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉將背面朝上設置，重新固定于工裝上面并卡緊，重復步驟五與步驟六，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，按設計要求檢查喉高及超超臨界隔板內徑和外徑尺寸(記錄)；步驟九熱處理對經步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進行熱處理，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，進行去應力熱處理。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(即內板體3和外板體幻側熱影響區(qū)的硬度有較明顯的降低，可以滿足設計和使用要求。具體性能參數見表1和表2 (機械性能試驗報告)；表 權利要求
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現(xiàn) 步驟一、劃線在內板體(3)、外板體(2)及工裝上劃出水平中分面線，同時在首端導葉片及末端導葉片上劃出水平中分面線并在對應位置打眼以便觀察；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，擺放好導葉片(1)后，裝配內板體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，否則應去消磁，內板體(3)與導葉片(1)之間的徑向間隙及外板體O)與導葉片(1)之間的徑向間隙均分別要求小于0.20mm，內板體(3)和外板體O)的軸向錯邊均要求小于0. 25mm，相鄰兩個導葉片(1)之間的間隙應小于0. 04mm,喉高標準公差在士0. 3mm以內，允許不多于 5%個喉高超差在士0. 45mm以內；步驟四點焊按步驟三檢查合格后，將導葉片(1)的葉根與外板體(2)之間以及導葉片(1)的葉冠與內板體(3)之間均采用鎢極氬弧焊定位點焊連接，焊點的長度為10 15mm，焊點的正面余高為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臺上固定并用百分表找正， 之后放入真空室內，放好葉片防護擋環(huán)并固定后，真空室抽真空，使得真空室內的真空度達到 7. 8 X KT4MPa ；步驟六焊接焊縫按步驟五抽好真空后，啟動電子束焊機，調整電子槍的焊接角度， 使得電子槍垂直焊縫方向設置，先預熱內圓焊縫，并對內圓焊縫封焊和焊接，然后再預熱外圓焊縫，并對外圓焊縫封焊和焊接，最后對焊縫表面質量不符合要求的部分進行修飾焊，所述預熱、封焊、焊接及修飾焊所涉及的技術參數如下加速電壓為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，掃描波形為圓形；步驟七、翻面焊接將經步驟六完成的單面焊接的超超臨界隔板翻轉將背面朝上設置， 重新固定于工裝上面并卡緊，重復步驟五與步驟六，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，按設計要求檢查喉高及超超臨界隔板內徑和外徑尺寸；步驟九熱處理對經步驟八檢查合格后的超超臨界隔板進行熱處理，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.根據權利要求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， 預熱時的加速電壓為^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.根據權利要求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熱時的加速電壓為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.根據權利要求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熱時的加速電壓為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.根據權利要求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熱時的加速電壓為^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.根據權利要求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，焊接質量難以保證等問題。方法步驟是劃線；裝配；檢查；點焊；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)明用于汽輪機超超臨界隔板的電子束焊接。
文檔編號B23K15/06GK102294541SQ201110253609
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者付強, 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 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司