1000MW超超臨界汽輪發電機電阻釬焊工藝研究

杜 金 程

(哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040)

1000MW超超臨界汽輪發電機電阻釬焊工藝研究

杜 金 程

(哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040)

本文系統介紹了1000MW汽輪發電機制造過程中電阻釬焊技術的應用。其中包括設備選用、釬料選擇、工藝參數的確定、阻流劑的應用等。研究結果表明電阻釬焊對于大型發電機部件尤其是軟連接有明顯的優越性。

1000MW汽輪發電機；電阻釬焊；阻流劑

0 前言

釬焊是指加熱溫度低于母材固相線溫度而高于釬料液相線溫度的一種焊接技術，適合于異種金屬、金屬與非金屬之間、非金屬之間的連接。在發電機制造過程中，釬焊技術是為了實現電連接的結構件焊接[1-5]。1000MW汽輪發電機是目前國內最大單機容量的燃煤發電機。所用的釬焊工藝方法有：氮氣保護火焰釬焊，轉子線圈的中頻感應釬焊、轉子導電桿柔性連接引線的大功率電阻釬焊，定子線圈絕緣引水管不銹鋼水接頭與紫銅導電塊的高溫鎳基材料的真空釬焊，以及定子并聯環的氣體火焰與中頻感應組合釬焊等等。由于1000MW汽輪發電機釬焊部件都具有非常高的導電要求或密封要求，所以在每一新工藝應用前都需要進行一系列的科研實驗來驗證，以確定工藝的可行性、正確性，同時進行人員的資格認證，質量保證的措施。本文著重描述了1000MW汽輪發電機電阻釬焊的工藝過程。

1 研究內容及方法

電阻釬焊是以電阻熱為能源的一類釬焊方法，使工件處在一定電極壓力作用下，并利用電流通過工件時所產生的電阻熱將兩工件之間的釬料熔化而實現連接的焊接方法。為了防止在接觸面上發生電弧并且為了鍛壓焊縫金屬，焊接過程中始終要施加壓力。釬焊1000MW 汽輪發電機電阻焊機是專門定制的，采用氣動壓緊，自動找平，程序控制加熱過程。并針對每一部件定制了特殊規格的碳精塊。1000MW 汽輪發電機采用電阻釬焊的部件主要包括轉子導電桿連接引線（柔性連接片）、頂匝和底匝連接塊、頂匝雙層線圈的封焊等等。

1.1 柔性連接片的釬焊

柔性連接片是由多片薄銅片疊裝而成，然后在端部片間墊放銀焊片，用電阻焊機的碳精塊壓緊加熱釬焊而成形成釬焊接頭，柔性連接片的釬焊難度最高，因為柔性連接片的釬焊需要保證很高的平整度，焊后不平度要小于0.05mm, 最大功率達到50kW以上，而保證連接片不能夠熔化，層間焊透并且要保證非常高的平整度，并且需要控制釬料的流動范圍，為了能控制不讓釬料流出指定范圍，造成軟連接的柔性降低，在釬焊范圍之外涂敷阻流劑，阻流劑由Mg2O3調配而成，是具有絕緣、耐高溫、可以控制釬料流動范圍的白色涂料，它可以有效地阻止釬料在其表面潤濕，從而達到控制釬料流動范圍的效果。如果沒有Mg2O3也可以用Al2O3粉末替代。

在焊前試焊了3組試件，焊前將連接片與焊片疊放整齊后，用電阻焊機的碳精塊夾緊，此碳精塊是專門訂做的，其尺寸要略大于連接片的，加熱過程中，緩慢加熱，當焊料開始熔化，由于壓力作用，熔化的釬料會從四周擠出，此時需要用刮板刮掉流出釬料，停止加熱，使其自然冷卻到壓力電極升起，切斷電源，自然冷卻到240℃以下時升起壓頭，同時關掉電源。焊后外觀檢查連接線表面平整，接頭層壓釬焊縫不存在任何缺陷。

圖1 柔性連接片釬焊示意圖

1.2 頂匝線圈與階梯連接塊的釬焊

階梯連接塊與頂匝線圈的釬焊結構如圖2所示，頂匝線圈為兩層，連接塊為階梯型，首先用砂紙和酒精對釬焊面進行清理，無任何氧化物、油脂等，然后采用碳精塊壓到一起，釬焊面都預置銀焊片，焊片牌號為BAg80AgP，0.1mm厚，這種釬料成分為15%Ag，80%Cu，5%P，由于此牌號釬料可以通過磷的成分去除釬焊過程中形成的氧化皮，因此也稱作自釬劑釬料，接頭裝配結束后用特殊定制的碳精塊壓在一起，如圖2所示，在碳精塊上加工溝槽，溝槽深度約3mm。裝配時讓溝槽壓焊縫上方，從而能夠在焊接過程中從溝槽觀察焊縫并能夠插入釬料絲，同時這一溝槽有焊縫成型的作用，可以在焊縫處形成一道凸起的釬焊縫，增加了焊縫的強度，按照如圖3所示的效果圖裝配工件，啟動電阻焊機開始釬焊，同時使用紅外測溫儀對焊縫的金屬進行測溫，當接頭應被均勻加熱到暗紅色，測溫儀顯示溫度達到717℃左右時，預置釬料開始熔化，此時立刻用釬料絲進行手工填料。填料結束后用刮板刮去多余釬料，然后讓接頭自然冷卻凝固45s，焊縫溫度在240℃以下時升起壓頭，同時關掉電源，完成釬焊。

釬焊過程中必須注意不能造成引線的退火，需要采取有效措施冷卻引線的硬彎部位：將兩塊銅板按照引線圖紙剪裁成相應的尺寸，然后彎制成與引線硬彎部位表面相同弧度，在銅板上各釬焊一根10mm×10mm的方銅管，方銅管通水，然后將銅板夾持在需要冷卻的部位，在釬焊過程中進行冷卻，實際操作表明，效果非常好，焊后用硬度計進行測硬度，需要符合圖紙的硬度要求。

圖2 階梯連接塊與頂匝線圈的釬焊結構示意圖

圖3 釬焊過程裝配示意圖

2 結論

電阻釬焊效率高，由于自身有壓力，無需另外使用夾具，焊后表面在壓力作用下非常平整，尤其多層銅片制作的柔性連接線的電阻釬焊，優勢更是非常明顯，可以非常容易地控制碳精塊的平面度、加熱溫度、施加壓力，同時通過涂敷阻流劑可以很好地控制釬料的流動范圍。轉子引線的釬焊，通過在碳精塊上開槽，可以實現炭精塊下面釬焊縫的填料，并實現焊縫的成型，大大提高了接頭的釬透率。

[1] 薛松柏, 杜東. 600MW汽輪發電機定子引線水管接頭中頻感應釬焊工藝研究[J]. 焊接, 1995, 4:17-19.

[2] 楊生昌. 大型發電機轉子線圈接頭電阻釬焊[J].焊接, 1994, 2: 14-16.

[3] 付魯賓. 釬焊技術在大型發電機制造中的應用[J].東方電機, 2009, 3: 71-75.

[4] 羅橙,田文. 220MW 空冷汽輪發電機定轉子線圈釬焊工藝研究[J]. 東方電機, 2007, 6: 44-46.

[5] 徐波, 史文卿, 黃春陽. 一臺500MW汽輪發電機水盒釬焊工藝的研究[J]. 大電機技術, 2006, (1):8-9.

審稿人：王 波

Study on Resistance Brazing Procedure of 1000MW Ultra Supercritical Steam Turbine Generator

DU Jincheng
（Harbin Electric Machinery Co. Ltd., Harbin 150040, China）

This dissertation introduces the applications of resistance brazing technology in manufacturing process of 1000MW turbine generator, including equipment selection, selection of solder, determination of process parameters and flow blocking agent application etc. The results show that resistance brazing for large generator parts (especially soft connection) has obvious advantages.

1000MW turbo generator; resistance brazing; stop-off agent

TM311

A

1000-3983(2014)03-0030-02

book=1,ebook=180

杜金程（1960-），1982年畢業于蘭州理工大學水利機械專業，1997年獲得哈爾濱工業大學工程管理碩士學位，現負責技術改造、工藝管理、工藝研究和工藝技術工作，高級工程師。