提高汽輪機焊接隔板焊接質量研究

鄒艷哲

摘要：自從汽輪機誕生以來，汽輪機便在世界范圍內得到了應用，被廣泛應用在電站、航海、和大型工業中。汽輪機在日常的工業生產和航海中具有舉足輕重的地位。而在汽輪機的制造過程中，焊接隔板是汽輪機的重要部件之一，但其制造難度相對過大，并且對焊接隔板的質量也有較高的要求。近幾年，許多汽輪機制造廠在焊接隔板的制造技術和生產工藝下了許多功夫，有效的提高了焊接隔板的質量。本文對汽輪機焊接隔板存在的質量問題進行了解析，并分析出焊接隔板質量問題出現的原因，針對問題提出相應的解決措施，以提高汽輪機焊接隔板的焊接質量。

關鍵詞：汽輪機；焊接隔板；圍帶式隔板；焊接質量；改進措施

前言

隔板作為汽輪機最重要的部件之一，隔板的質量好壞將直接影響到汽輪機的整體質量。目前大多數汽輪機均采用焊接隔板，由于汽輪機隔板的剛度和強度容易受焊接隔板的焊接質量的影響，也就是說隔板的焊接質量會直接影響到汽輪機運行的效率和安全性。汽輪機焊接隔板對焊接精度要求較高，焊接隔板的生產工藝復雜，特別是在焊接過程中焊接變形較大，焊接的質量比較難控制。在焊接過程中，每一個細微的步驟出現問題都會影響焊接隔板的制造精度。近年來，由于汽輪機焊接隔板的質量不過關，而導致汽輪機在工作過程中發生事故，造成重大的經濟損失的情況時有發生。如何提高汽輪機焊接隔板的焊接質量，讓汽輪機能夠安全穩定的運行，是我們研究的重點問題。

1.汽輪機焊接隔板焊縫結構及焊接缺陷出現的原因

1.1.汽輪機焊接隔板

焊接隔板具有較高的強度和剛度，較好的密閉性，加工比較方便，被廣泛用于中、高參數汽輪機的高、中壓部分。焊接式隔板主要分為：圍帶式隔板、自帶冠隔板、環式隔板等，圍帶式隔板的焊接方式如下：在導葉的兩頭插入內外圍帶固定，導葉的頭部比圍帶的外圓要低1毫米至1.5毫米，導葉的兩頭進出汽邊圍帶與隔板內外環體之間共有四條焊縫，焊縫的深度大約為導葉寬度的四分之一左右。

1.2.焊接隔板焊縫缺陷產生的原因

從上世紀七十年代開始，我國生產的汽輪機其焊接隔板一直采用CO2氣體保護焊接，并應用半自動焊接機進行焊接，但是隔板焊縫的焊接質量一直不理想。出現焊接板焊縫質量較差的原因大體有以下幾點：①鑄件時產生的效應力：焊接隔板的隔板體和隔板外環制造方式大多采用鑄造加工，在焊接隔板加工后對其進行一段時間的時效處理，但有的汽輪機制造工廠在隔板鑄造完工后，沒有足夠時間的時效處理就進行了對靜葉的焊接，這樣的做法會導致焊接結構的內部會比較容易出現較大的內應力，由于內應力會不斷的釋放，這樣就會導致焊接隔板的焊縫底部出現一些缺陷，最終變成有缺陷的焊縫。②焊接隔板焊縫內部的原有缺陷：經過對焊接隔板的焊縫進行處理后發現，焊縫裂紋的發展方向一般會由內部向外部擴散，并且在一部分的焊縫中會出現黑色灰渣。通過這些情況可以判定焊接隔板的焊縫存在沒有徹底焊透的情況，在對焊接隔板進行焊接前，沒有將坡口焊接處處理干凈，導致了在焊接縫的內部出現了一些缺陷。③焊接隔板的結構因素：汽輪機的焊接隔板是一個較為復雜的結構，在對靜葉片進行加工和其與隔板套進行焊接時，受靜葉的加工精度和生產工藝裝配精度的影響，極容易造成局部的剛性過大，如果結構的剛性分布不均勻，會導致應力分布不均，嚴重影響焊接隔板的焊接質量。④焊接的殘余應力：在汽輪機焊接隔板焊接過程中，焊材的選用及焊接參數焊條的不同也會對焊接的質量有一定的影響。例如，如果在對焊接隔板進行焊接的過程中應用A302 焊條，就需要對焊接隔板進行焊后熱處理，如果未對焊接隔板進行焊后熱處理，則焊接產生殘余應力就無法消除。⑤人為因素：人為因素也是造成汽輪機焊接隔板焊接質量存在問題的一個重要因素，人為因素大多是由于焊接工人的焊接技術不過關造成的。

2.汽輪機焊接隔板焊接質量的改進

2.1.加強對焊接隔板質量的檢測

在對汽輪機的焊接隔板的總體性能和質量進行評估時，需要對焊接隔板進行一下幾方面的檢測。

2.1.1 .對隔板表面缺陷的檢查

對汽輪機焊接隔板表面缺陷的檢查可以應用肉眼觀察法和低倍放大以及表面著色法等。汽輪機焊接隔板表面存在的缺陷一般有以下幾種：①導葉的端部出現裂紋。②主焊縫熔合不良。③導葉脫落。④圍帶發生變形，圍帶變形主要是由于焊縫的內部熔合不良而引起的。⑤導葉的端頭發生斷裂。

2.1.2. 對隔板內部的缺陷進行檢測

隔板內部的缺陷主要有主焊縫內部融合不良、焊縫實際的焊接深度沒有達到要求等，這些缺陷可以采用直探頭超聲波探傷檢測或者應用超聲波測厚儀對其進行檢測。

2.1.3. 對隔板通流間隙的檢查

對隔板通流間隙的檢查應用塞尺，并嚴格按照標準進行檢查。

2.2.隔板整體焊接的加工和焊接質量的改進

為了消除由于隔板主焊縫缺陷（裂紋、夾渣和未熔合等）、焊縫的截面積沒有達到要求所造成的隔板的剛度和強度的降低，進而引起隔板在汽輪機運行中變形，采用特殊隔板整體焊接加固的新工藝，對隔板進行開槽焊接和加固處理，以確保隔板可以安全穩定地工作。其方式主要有以下幾種：①加工焊接坡口：采用立式銑床，在入氣側對焊接坡口進行加工，加工坡口的位置以及尺寸。②補焊：對焊接未達標的地方進行補焊處理。③改進焊接方式：采用先進的科學技術手段，對現有的焊接方法進行科學的改進，優化工藝參數。

2.3.加強對焊縫質量的檢測

對焊縫質量主要進行一下幾點檢測：①焊縫表面的檢查：焊縫表面要過渡平滑，無咬邊、氣孔和裂紋。②對隔板進行焊后熱處理：把焊完的隔板進行科學的熱處理。③隔板熱處理后測量其形變：要求其正變形，在焊前變形的基礎上變大不超過0.5毫米

結語：

汽輪機焊接隔板的焊接質量直接影響到汽輪機的整體質量，本文提出了一些提高汽輪機焊接隔板焊接質量的具體措施，對提高汽輪機焊接隔板的焊接質量有一定的用處。

參考文獻：

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