國內(nèi)汽機(jī)行業(yè)焊接隔板技術(shù)現(xiàn)狀

摘要：

現(xiàn)階段，在我國中小型汽輪機(jī)組制造中，焊接隔板技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。由于其與鑄造式隔板相比具有很多顯著的優(yōu)點，因此，隨著制造要求的不斷提高制造工藝技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)汽機(jī)行業(yè)焊接隔板技術(shù)取得了長足的進(jìn)步與發(fā)展，鑄造式隔板已經(jīng)逐漸被焊接隔板取代，并有全部采用焊接隔板的趨勢。本文重點來探討焊接隔板技術(shù)的特點以及應(yīng)用。

隔板作為汽輪機(jī)的重要部件之一，盡管各種機(jī)組的隔板結(jié)構(gòu)不盡一致，但其基本結(jié)構(gòu)有兩種，焊接隔板和鑄造式隔板。汽輪機(jī)高溫高壓區(qū)因隔板級前與級后的壓差很大，要求隔板具有高的強(qiáng)度和剛度，因此都采用焊接隔板；而低壓部分采用鑄造式隔板。目前，在我國中小型汽輪機(jī)組制造中，隨著制造要求的不斷提高和制造工藝技術(shù)的發(fā)展，鑄造式隔板已經(jīng)逐漸被焊接隔板取代，并有全部采用焊接隔板的趨勢。因此，研究國內(nèi)汽機(jī)行業(yè)焊接隔板技術(shù)現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實意義，對其中的工藝特點以及技術(shù)要點進(jìn)行分析，能夠有效提高隔板焊制的質(zhì)量和工作效率。

1.汽輪機(jī)制造業(yè)焊接隔板的工藝特點

汽輪機(jī)各級之間用隔板分開，隔板支撐在汽缸或隔板套內(nèi)，并把汽缸分成若干個氣室，主要起到蒸汽的導(dǎo)流作用。隔板兩側(cè)蒸汽的壓力差產(chǎn)生了力圖使隔板偏傾的巨大力量，當(dāng)作用在隔板上的力達(dá)到相當(dāng)大時就會引起隔板的撓曲，為了保證安全，隔板必須具有較高的強(qiáng)度和剛度，其制造精度直接影響著整個機(jī)組的效率。

由于隔板制造精度對汽輪機(jī)效率影響大，所以對焊接性能和制造精度要求高。因此隔板焊接一直是汽輪機(jī)制造中的關(guān)鍵制造工藝，直接影響著汽輪機(jī)的生產(chǎn)周期和產(chǎn)品質(zhì)量。近年來，汽輪機(jī)廠都把隔板作為突破口進(jìn)行技術(shù)改造，體現(xiàn)在焊接方法由手工焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊直到電子束焊的改變，使焊接方法逐步先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，勞動條件得到改善，成本大幅度降低，生產(chǎn)率顯著提高。目前以激光切割圍帶代替沖孔、機(jī)械手焊接葉柵、電子束焊接隔板主焊縫的柔性系統(tǒng)為最先進(jìn)的隔板焊接工藝。

2.隔板焊制技術(shù)要點及具體應(yīng)用

汽輪機(jī)隔板焊接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接質(zhì)量要求高，制造難度大。隔板制造直接關(guān)系到汽輪機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量、制造水平以及生產(chǎn)周期，是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。

為了保證機(jī)組效率和安全，對焊接隔板的尺寸精度和焊縫質(zhì)量要求高，而且由于隔板結(jié)構(gòu)的深而窄的坡口，焊接量大，焊后變形是一突出的問題。為了把焊接引起的變形控制在最小范圍，各生產(chǎn)廠從工藝上采取多項技術(shù)措施來減少和控制變形。焊接隔板的焊接變形主要反映在節(jié)圓尺寸、喉部尺寸的變化，以及直徑和半徑尺寸的變化。隔板焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理。高、中壓隔板的隔板體和外環(huán)的材料為珠光體耐熱鋼，低壓隔板為碳素鋼，其厚度均在50mm以上，而與之相焊的圍帶為馬氏體不銹鋼，厚度一般為4～16mm，由它們組成的坡口深而窄，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)充分考慮坡口的結(jié)構(gòu)、尺寸對焊接方法的適用性、可達(dá)性及脫渣性。在汽輪機(jī)制造業(yè)焊接隔板工藝中，焊接方法主要有鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、電子束焊接，依據(jù)條件采取手工、半自動、自動方式焊接。焊接隔板所使用的鋼材牌號和焊接材料見表1-1：

焊接隔板可分為圍帶式隔板、自帶冠式隔板和低壓環(huán)式隔板。其中最典型的是圍帶式隔板，采用的最早而且比較普遍。圍帶式隔板由隔板體、葉柵、隔板外環(huán)和徑向汽封體組成，其中葉柵是由內(nèi)、外圍帶和導(dǎo)葉焊接組成，適用于中溫區(qū)。自帶冠式隔板與圍帶式隔板基本類似，不同之處是導(dǎo)葉自帶冠代替圍帶組成葉柵，適用于高溫區(qū)。低壓環(huán)式隔板是導(dǎo)葉片直接焊接在內(nèi)、外環(huán)上，多用在低壓末級。

3.隔板焊制技術(shù)的發(fā)展

在整個汽機(jī)行業(yè)隔板焊制技術(shù)發(fā)展過程中，會存在一些技術(shù)水平和質(zhì)量問題。比如說焊工焊接技術(shù)水平的高低以及對技術(shù)的控制等等問題。現(xiàn)階段各制造單位對于焊接隔板均制訂了較完備的工藝流程，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、工裝定位夾具、焊材焊料、焊工技術(shù)水平培訓(xùn)以及檢查驗收各階段均已形成較完備的體系，基本適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)需要。焊接外觀的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和裝配標(biāo)準(zhǔn)、焊縫內(nèi)部的質(zhì)量都有據(jù)可依。在工程實踐中，隨著焊接工藝的不斷發(fā)展與成熟，目前在國內(nèi)中小汽輪機(jī)制造領(lǐng)域，焊接隔板逐漸占主導(dǎo)地位，鑄鐵隔板基本被淘汰，各電廠的老舊機(jī)組改造基本也都將鑄鐵隔板改為焊接隔板。在焊接隔板中尤其以圍帶式隔板應(yīng)用廣泛，發(fā)展較快。同時由于材料工業(yè)的發(fā)展，加工工藝的不斷改進(jìn)，圍帶式隔板比較優(yōu)勢逐漸突出，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。比如在中小機(jī)型中普遍采用的高溫區(qū)隔板設(shè)計采用鑄造加強(qiáng)筋與精密澆鑄窄靜葉的組合結(jié)構(gòu)，改為采用銑制寬一窄靜葉的圍帶焊接組合結(jié)構(gòu)。改進(jìn)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，避免了原設(shè)計中存在的許多渦流區(qū)、擴(kuò)壓區(qū)，大大改善了通流部分的空氣動力學(xué)特性，并消除了原設(shè)計鑄造結(jié)構(gòu)工藝性差使高壓缸效率進(jìn)一步惡化的不利因素，現(xiàn)己得到廣泛應(yīng)用。

目前激光切割圍帶代替沖孔己基本普及，機(jī)械手焊接葉柵、電子束焊接隔板主焊縫的柔性系統(tǒng)隔板焊接工藝也已進(jìn)入實踐階段。

4.結(jié)語

隨著汽輪機(jī)制造對焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增長，同時由于焊接技術(shù)的發(fā)展和完善，替代工藝性較差的鑄造和鍛件毛坯構(gòu)件的趨勢日益增大，在設(shè)計隔板時考慮最大程度地采用焊接結(jié)構(gòu)來代替鑄造和鍛造毛坯，提高制造精度并減少機(jī)械加工的比重，使設(shè)計更加合理。同時，我們要加強(qiáng)質(zhì)量控制分析和專人監(jiān)控的力度，對焊接工藝的一些細(xì)節(jié)處理要不斷完善，建立質(zhì)量控制檢測與分析系統(tǒng)，對隔板焊制的整個過程進(jìn)行實時監(jiān)管。提高焊接生產(chǎn)的機(jī)械化程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低勞動強(qiáng)度。在實踐操作中，我們應(yīng)不斷研究新的工藝，不斷提升焊接隔板的經(jīng)濟(jì)性與競爭力，有效提高國內(nèi)汽機(jī)行業(yè)隔板焊制的總體水平。