[发明专利]大型圆盘支架的弱约束焊接工艺

说明书

一种大型圆盘支架的弱约束焊接工艺，涉及焊接技术领域，焊接结构分为中心体、支臂等结构组成，支臂包含上、下环板、立筋板、主立筋等结构，中心体与支臂采用斜向立筋板焊接连接，支臂通过上、下环板对接焊缝焊接连接；焊接结构对中心体水平、主立筋绝对半径和弦长等精度要求高；焊接结构为等厚或不等厚平板对接，焊接坡口为X形坡口；焊接步骤主要包括焊接结构组装、焊前准备、填充焊接、结构变形监测、调整工艺继续焊接等。本发明的优点在于焊接过程中不增加骑马板、千斤顶等约束工装，只保留装配所用的把合块，利用把合块来保持转子支架装配尺寸，不需施加外力或机械矫正来降低焊接变形，具有更加精确的控制尺寸、降低焊接残余应力等优势。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种大型圆盘支架的弱约束焊接工艺。

背景技术

如图1所示的大型圆盘支架，其以稳定的结构尺寸、较高的刚度和强度，在大型水轮发电机转子等旋转部件中广泛应用，该结构要求较高的焊后结构尺寸精度和较低的残余应力。以往工程建设领域，针对大型圆盘支架焊接时，传统工艺一般采取在对接焊缝两侧增加骑马板、千斤顶等焊接工装加强约束，焊接过程中通过施加外力等方式降低焊接尺寸变形。传统工艺一方面大量焊接增加骑马板等工件，容易损伤母材；另一方面，焊接过程的尺寸测量无法真实反映焊后实际尺寸，焊后去除约束工装后容易出现部分关键尺寸存在超差等现象；其三，由于焊接过程中增加了大量约束工装，导致焊后残余应力大，结构件使用一段时间后易出现焊缝裂纹、结构尺寸变化大等问题。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的大型圆盘支架的弱约束焊接工艺，本发明焊接过程中不增加骑马板、千斤顶等约束工装，只保留装配所用的把合块，利用把合块来保持转子支架装配尺寸，不需施加外力或机械矫正来降低焊接变形，具有更加精确的控制尺寸、降低焊接残余应力等优势。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种大型圆盘支架的弱约束焊接工艺，包括以下步骤：

S1：焊接准备：准备焊接结构所要的结构组件，所述的结构组件包括中心体和多个分瓣单元，每个分瓣单元包括一个上环板分片和一个下环板分片以及多个立筋板和主立筋；每个分瓣单元的分瓣面上设有把合块；

S2：结构组件的组装：调整中心体水平度至≤0.02mm/m，将中心体和各分瓣单元组装成整体，相邻两个分瓣单元通过组合螺栓进行连接，保证分瓣单元面的间隙≤3mm，分瓣单元面的错牙≤3mm，调整圆盘支架各主立筋的半径、弦距达到设计要求；多个上环板分片围合形成了上环板，多个下环板分片围合形成了下环板；相邻两个分瓣单元面之间形成了X形坡口，X形坡口上部为大坡口侧，X形坡口下部为小坡口侧；相邻两个上环板分片或者相邻两个下环板分片拼接的缝为对接焊缝；

S3：利用组合螺栓将把合块打紧后，利用碳弧气刨对把合块除根部以外的三个接缝开V型坡口，并在V型坡口堆焊填充；

S4：对坡口区域进行打磨和清理，去除油污、铁锈、氧化皮及杂质；采用加热器进行预热；

S5：对焊接结构进行定位焊；

S6：常温下测量并记录中心体水平度、主立筋的半径和弦长；

S7：进行立筋板与中心体立缝焊接：根据焊缝数量安排相应焊工进行圆周对称焊接，（其中，焊缝焊接至板厚4/5后，去除组合螺栓把合块）；

S8：上环板和下环板的对接焊缝焊接：根据对接焊缝数量，沿圆周对称分布施焊，且要求上环板和下环板对称同步焊接，（其中，焊缝焊接至板厚4/5后，去除组合螺栓把合块）；

S9：全部焊缝焊接完成后，对焊缝进行后热。

优选的方案中，所述的步骤S3中， 考虑到圆盘支架焊接时会产生收缩，为保证焊后尺寸，在相邻两个分瓣单元的把合块之间增加2~4mm垫片，依次打紧各把合块的组合螺栓，焊接结构组装完成后，采用支撑平稳支撑。