[发明专利]汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于汽轮机焊接领域，具体涉及大厚度焊接结构的汽轮机喷嘴焊接方法。

背景技术

汽轮机喷嘴是汽轮机结构中的重要组成部套之一，它工作温度、压力比较高，运行工况也比较恶劣。汽轮机喷嘴常规制造方法是采用镶嵌结构，设计思路繁琐、结构比较复杂。随着焊接技术的高速发展，国内外汽轮机制造商普遍利用真空电子束、手工焊条电弧焊等焊接方法来制造汽轮机喷嘴，虽然真空电子束焊接具有焊接效率高的特点，但也不可避免的具有焊接辅助时间长，喷嘴结合面配合质量高、焊后清理时间长，焊接成本高，来料含磁量要求严等缺点；手工焊条电弧焊具有焊接成本低，但焊接效率低、工人劳动强度大等缺点。

发明内容

本发明的目的是要解决真空电子束焊接成本高，生产辅助周期长；手工焊条电弧焊劳动强度大、效率低的缺点，而提供汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法。

汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法，具体是按以下步骤完成的：

一、焊前准备：对喷嘴组焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2±0.25mm的待焊喷嘴组，对喷嘴室焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2±0.25mm的待焊喷嘴室，且保证待焊喷嘴组与待焊喷嘴室焊前装配状态下坡口间隙应≤1mm；

二、焊前清理：分别对待焊喷嘴组和待焊喷嘴室表面进行清理，去除锈蚀、氧化皮、涂料、油污、乳油液及脏物，得到干净的喷嘴组和干净的喷嘴室；

三、装配：将干净的喷嘴组装配到干净的喷嘴室上，且保证坡口最小宽度不得小于8mm，然后进行点焊固定，得到待焊汽轮机喷嘴；

四、预热：以≤150℃/h的升温速率将待焊汽轮机喷嘴整体从室温均匀预热至150～200℃，得到预热后汽轮机喷嘴；

五、焊接：将预热后的汽轮机喷嘴放到焊接变位机上，找预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口的中心与焊接转台之间同轴度＜0.5mm，然后预热后汽轮机喷嘴与焊接变位机进行夹紧和固定，然后利用窄间隙MIG焊接设备进行送丝焊接，在预热的后汽轮机喷嘴的焊接坡口之间进行多层单道的填充焊接，其焊接顺序依次为打底层、中间层和盖面层，且焊接时预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口表面温度不得低于150℃，打底层焊接工艺参数：电流为220～260A，电压为27～29V，Ar/CO₂混合气的气体流量为20L/min～25L/min，Ar/CO₂混合气中Ar的体积分数为85％，CO₂的体积分数为15％；中间层焊接工艺参数：电流为270～300A，电压为29～30V，Ar/CO₂混合气的气体流量为20L/min～25L/min，Ar/CO₂混合气中Ar的体积分数为85％，CO₂的体积分数为15％；盖面层焊接工艺参数：电流为300～320A，电压为30～32V，Ar/CO₂混合气的气体流量为20L/min～25L/min，Ar/CO₂混合气中Ar的体积分数为85％，CO₂的体积分数为15％；得到焊接后汽轮机喷嘴；

六、后热消氢处理：在温度为300～350℃下对焊接后汽轮机喷嘴进行后热消氢处理，后热消氢处理2h～3h，得到后热消氢处理后的汽轮机喷嘴；

七、焊后热处理：以≤80℃/h的升温速度将后热消氢处理后的汽轮机喷嘴整体入炉升温至740±10℃，并在温度为740±10℃下保温6h～8h，然后以≤60℃/h的降温速度降温至150～200℃，然后切断电源自然空冷至室温，即完成汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接。

原理：本发明对喷嘴组和喷嘴室焊接区域进行严格清理后，按照喷嘴装配位置关系进行点焊固定，然后对喷嘴进行焊前预热，待预热温度满足焊接技术要求后，按焊接坡口已加工尺寸，将喷嘴在变位机上进行找中心和夹紧、固定工作，然后按窄间隙MIG焊接工艺进行焊接。在焊接完成后，立即对喷嘴进行后热消氢处理，以减小焊接应力和改变焊缝金属微观组织结构以改善其力学性能。当后热处理完成后，将喷嘴放在空气不流通的场所进行隔离，使其缓冷，然后及时将喷嘴装炉、回火，以进行喷嘴的最终性能热处理，从而完成对喷嘴的焊接工作。

本发明优点：本发明采用窄间隙MIG焊接技术，不仅大幅度提高了喷嘴的焊接质量，缩短了生产周期，取得了良好的经济和社会效益。

附图说明

图1是具体实施方式一利用窄间隙MIG焊接设备进行送丝操作示意图；

图2是汽轮机喷嘴焊接后结构示意图；