汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙mig焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽輪機(jī)焊接領(lǐng)域，具體涉及大厚度焊接結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)噴嘴焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)噴嘴是汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的重要組成部套之一，它工作溫度、壓力比較高，運(yùn)行工況也比較惡劣。汽輪機(jī)噴嘴常規(guī)制造方法是采用鑲嵌結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)思路繁瑣、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。隨著焊接技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)制造商普遍利用真空電子束、手工焊條電弧焊等焊接方法來制造汽輪機(jī)噴嘴，雖然真空電子束焊接具有焊接效率高的特點(diǎn)，但也不可避免的具有焊接輔助時(shí)間長(zhǎng)，噴嘴結(jié)合面配合質(zhì)量高、焊后清理時(shí)間長(zhǎng)，焊接成本高，來料含磁量要求嚴(yán)等缺點(diǎn)；手工焊條電弧焊具有焊接成本低，但焊接效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決真空電子束焊接成本高，生產(chǎn)輔助周期長(zhǎng)；手工焊條電弧焊勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)，而提供汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙MIG焊接方法。
[0004]汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙MIG焊接方法，具體是按以下步驟完成的:
[0005]—、焊前準(zhǔn)備:對(duì)噴嘴組焊接坡口尺寸進(jìn)行機(jī)械加工，得到待焊部位的坡口鈍邊為2土0.25mm的待焊噴嘴組，對(duì)噴嘴室焊接坡口尺寸進(jìn)行機(jī)械加工，得到待焊部位的坡口鈍邊為2±0.25mm的待焊噴嘴室，且保證待焊噴嘴組與待焊噴嘴室焊前裝配狀態(tài)下坡口間隙應(yīng)
Imm ；
[0006]二、焊前清理:分別對(duì)待焊噴嘴組和待焊噴嘴室表面進(jìn)行清理，去除銹蝕、氧化皮、涂料、油污、乳油液及臟物，得到干凈的噴嘴組和干凈的噴嘴室；
[0007]三、裝配:將干凈的噴嘴組裝配到干凈的噴嘴室上，且保證坡口最小寬度不得小于8mm，然后進(jìn)行點(diǎn)焊固定，得到待焊汽輪機(jī)噴嘴；
[0008]四、預(yù)熱:以< 150°C /h的升溫速率將待焊汽輪機(jī)噴嘴整體從室溫均勻預(yù)熱至150?200°C，得到預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴；
[0009]五、焊接:將預(yù)熱后的汽輪機(jī)噴嘴放到焊接變位機(jī)上，找預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口的中心與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)之間同軸度< 0.5mm，然后預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴與焊接變位機(jī)進(jìn)行夾緊和固定，然后利用窄間隙MIG焊接設(shè)備進(jìn)行送絲焊接，在預(yù)熱的后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口之間進(jìn)行多層單道的填充焊接，其焊接順序依次為打底層、中間層和蓋面層，且焊接時(shí)預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口表面溫度不得低于150°C，打底層焊接工藝參數(shù):電流為220?260A，電壓為27?29V，Ar/COjg合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;中間層焊接工藝參數(shù):電流為270?300A，電壓為29?30V，Ar/C(V混合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;蓋面層焊接工藝參數(shù):電流為300?320A，電壓為30?32V，Ar/C(V混合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;得到焊接后汽輪機(jī)噴嘴；
[0010]六、后熱消氫處理:在溫度為300?350°C下對(duì)焊接后汽輪機(jī)噴嘴進(jìn)行后熱消氫處理，后熱消氫處理2h?3h，得到后熱消氫處理后的汽輪機(jī)噴嘴；
[0011]七、焊后熱處理:以< 80°C /h的升溫速度將后熱消氫處理后的汽輪機(jī)噴嘴整體入爐升溫至740± 10°C，并在溫度為740± 10°C下保溫6h?8h，然后以< 60°C /h的降溫速度降溫至150?200°C，然后切斷電源自然空冷至室溫，即完成汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙MIG焊接。
[0012]原理:本發(fā)明對(duì)噴嘴組和噴嘴室焊接區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格清理后，按照噴嘴裝配位置關(guān)系進(jìn)行點(diǎn)焊固定，然后對(duì)噴嘴進(jìn)行焊前預(yù)熱，待預(yù)熱溫度滿足焊接技術(shù)要求后，按焊接坡口已加工尺寸，將噴嘴在變位機(jī)上進(jìn)行找中心和夾緊、固定工作，然后按窄間隙MIG焊接工藝進(jìn)行焊接。在焊接完成后，立即對(duì)噴嘴進(jìn)行后熱消氫處理，以減小焊接應(yīng)力和改變焊縫金屬微觀組織結(jié)構(gòu)以改善其力學(xué)性能。當(dāng)后熱處理完成后，將噴嘴放在空氣不流通的場(chǎng)所進(jìn)行隔離，使其緩冷，然后及時(shí)將噴嘴裝爐、回火，以進(jìn)行噴嘴的最終性能熱處理，從而完成對(duì)噴嘴的焊接工作。
[0013]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明采用窄間隙MIG焊接技術(shù)，不僅大幅度提高了噴嘴的焊接質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0014]圖1是【具體實(shí)施方式】一利用窄間隙MIG焊接設(shè)備進(jìn)行送絲操作示意圖；
[0015]圖2是汽輪機(jī)噴嘴焊接后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖2中A區(qū)域局部放大圖，圖中H表示待焊噴嘴組待焊部位的坡口鈍邊，圖中h表不待焊嗔嘴室待焊部位的坡口純邊，圖中η表不待焊嗔嘴組與待焊嗔嘴室的間隙，圖中m表示坡口寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0017]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙MIG焊接方法，具體是按以下步驟完成的:
[0018]—、焊前準(zhǔn)備:對(duì)噴嘴組焊接坡口尺寸進(jìn)行機(jī)械加工，得到待焊部位的坡口鈍邊為2土0.25mm的待焊噴嘴組，對(duì)噴嘴室焊接坡口尺寸進(jìn)行機(jī)械加工，得到待焊部位的坡口鈍邊為2±0.25mm的待焊噴嘴室，且保證待焊噴嘴組與待焊噴嘴室焊前裝配狀態(tài)下坡口間隙應(yīng)
Imm ；
[0019]二、焊前清理:分別對(duì)待焊噴嘴組和待焊噴嘴室表面進(jìn)行清理，去除銹蝕、氧化皮、涂料、油污、乳油液及臟物，得到干凈的噴嘴組和干凈的噴嘴室；
[0020]三、裝配:將干凈的噴嘴組裝配到干凈的噴嘴室上，且保證坡口最小寬度不得小于8mm，然后進(jìn)行點(diǎn)焊固定，得到待焊汽輪機(jī)噴嘴；
[0021]四、預(yù)熱:以< 150°C /h的升溫速率將待焊汽輪機(jī)噴嘴整體從室溫均勻預(yù)熱至150?200°C，得到預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴；
[0022]五、焊接:將預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴放到焊接變位機(jī)上，找預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口的中心與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)之間同軸度< 0.5mm，然后預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴與焊接變位機(jī)進(jìn)行夾緊和固定，然后利用窄間隙MIG焊接設(shè)備進(jìn)行送絲焊接，在預(yù)熱的后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口之間進(jìn)行多層單道的填充焊接，焊接順序依次為打底層、中間層和蓋面層，且焊接時(shí)預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴的焊接坡口表面溫度不得低于150°C，打底層焊接工藝參數(shù):電流為220?260A，電壓為27?29V，Ar/COjg合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;中間層焊接工藝參數(shù):電流為270?300A，電壓為29?30V，Ar/C(V混合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;蓋面層焊接工藝參數(shù):電流為300?320A，電壓為30?32V，Ar/C(V混合氣的氣體流量為20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO2的體積分?jǐn)?shù)為15% ;得到焊接后汽輪機(jī)噴嘴；
[0023]六、后熱消氫處理:在溫度為300?350°C下對(duì)焊接后汽輪機(jī)噴嘴進(jìn)行后熱消氫處理，后熱消氫處理2h?3h，得到后熱消氫處理后的汽輪機(jī)噴嘴；
[0024]七、焊后熱處理:以< 80°C /h的升溫速度將后熱消氫處理后汽輪機(jī)噴嘴整體入爐升溫至740± 10°C，并在溫度為740± 10°C下保溫6h?8h，然后以< 60 °C /h的降溫速度降溫至150?200°C，然后切斷電源自然空冷至室溫，即完成汽輪機(jī)噴嘴的窄間隙MIG焊接。
[0025]原理:本發(fā)明對(duì)噴嘴組和噴嘴室焊接區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格清理后，按照噴嘴裝配位置關(guān)系進(jìn)行點(diǎn)焊固定，然后對(duì)噴嘴進(jìn)行焊前預(yù)熱，待預(yù)熱溫度滿足焊接技術(shù)要求后，按焊接坡口已加工尺寸，將噴嘴在變位機(jī)上進(jìn)行找中心和夾緊、固定工作，然后按窄間隙MIG焊接工藝進(jìn)行焊接。在焊接完成后，立即對(duì)噴嘴進(jìn)行后熱消氫處理，以減小焊接應(yīng)力和改變焊縫金屬微觀組織結(jié)構(gòu)以改善其力學(xué)性能。當(dāng)后熱處理完成后，將噴嘴放在空氣不流通的場(chǎng)所進(jìn)行隔離，使其緩冷，然后及時(shí)將噴嘴裝爐、回火，以進(jìn)行噴嘴的最終性能熱處理，從而完成對(duì)噴嘴的焊接工作。
[0026]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是:步驟三中將干凈的噴嘴組裝配到干凈的噴嘴室上，且坡口間隙為8mm?10mm，然后進(jìn)行點(diǎn)焊固定，得到待焊汽輪機(jī)噴嘴。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同點(diǎn)是:步驟四中以100C /h?150°C /h的升溫速率，將待焊汽輪機(jī)噴嘴整體從室溫均勻預(yù)熱至150?200°C，得到預(yù)熱后汽輪機(jī)噴嘴。其他與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同點(diǎn)是:步驟五中打底層焊接工藝參數(shù):電流為230A?250A，電壓為27.2V?28.5V，Ar/CO?混合氣的氣體流量為21L/min?24L/min，Ar/CO?混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO 2的體積分?jǐn)?shù)為15%。其他與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同點(diǎn)是:步驟五中中間層焊接工藝參數(shù):電流為270A?290A，電壓為29.2V?29.8V，Ar/CO?混合氣的氣體流量為21L/min?24L/min，Ar/CO?混合氣中Ar的體積分?jǐn)?shù)為85%，CO 2的體積分?jǐn)?shù)為15%。其他與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同