提高汽輪機(jī)焊接隔板焊接質(zhì)量研究

鄒艷哲

摘要：自從汽輪機(jī)誕生以來，汽輪機(jī)便在世界范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用在電站、航海、和大型工業(yè)中。汽輪機(jī)在日常的工業(yè)生產(chǎn)和航海中具有舉足輕重的地位。而在汽輪機(jī)的制造過程中，焊接隔板是汽輪機(jī)的重要部件之一，但其制造難度相對(duì)過大，并且對(duì)焊接隔板的質(zhì)量也有較高的要求。近幾年，許多汽輪機(jī)制造廠在焊接隔板的制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝下了許多功夫，有效的提高了焊接隔板的質(zhì)量。本文對(duì)汽輪機(jī)焊接隔板存在的質(zhì)量問題進(jìn)行了解析，并分析出焊接隔板質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因，針對(duì)問題提出相應(yīng)的解決措施，以提高汽輪機(jī)焊接隔板的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；焊接隔板；圍帶式隔板；焊接質(zhì)量；改進(jìn)措施

前言

隔板作為汽輪機(jī)最重要的部件之一，隔板的質(zhì)量好壞將直接影響到汽輪機(jī)的整體質(zhì)量。目前大多數(shù)汽輪機(jī)均采用焊接隔板，由于汽輪機(jī)隔板的剛度和強(qiáng)度容易受焊接隔板的焊接質(zhì)量的影響，也就是說隔板的焊接質(zhì)量會(huì)直接影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的效率和安全性。汽輪機(jī)焊接隔板對(duì)焊接精度要求較高，焊接隔板的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是在焊接過程中焊接變形較大，焊接的質(zhì)量比較難控制。在焊接過程中，每一個(gè)細(xì)微的步驟出現(xiàn)問題都會(huì)影響焊接隔板的制造精度。近年來，由于汽輪機(jī)焊接隔板的質(zhì)量不過關(guān)，而導(dǎo)致汽輪機(jī)在工作過程中發(fā)生事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失的情況時(shí)有發(fā)生。如何提高汽輪機(jī)焊接隔板的焊接質(zhì)量，讓汽輪機(jī)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，是我們研究的重點(diǎn)問題。

1.汽輪機(jī)焊接隔板焊縫結(jié)構(gòu)及焊接缺陷出現(xiàn)的原因

1.1.汽輪機(jī)焊接隔板

焊接隔板具有較高的強(qiáng)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(shù)汽輪機(jī)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(huán)式隔板等，圍帶式隔板的焊接方式如下：在導(dǎo)葉的兩頭插入內(nèi)外圍帶固定，導(dǎo)葉的頭部比圍帶的外圓要低1毫米至1.5毫米，導(dǎo)葉的兩頭進(jìn)出汽邊圍帶與隔板內(nèi)外環(huán)體之間共有四條焊縫，焊縫的深度大約為導(dǎo)葉寬度的四分之一左右。

1.2.焊接隔板焊縫缺陷產(chǎn)生的原因

從上世紀(jì)七十年代開始，我國生產(chǎn)的汽輪機(jī)其焊接隔板一直采用CO2氣體保護(hù)焊接，并應(yīng)用半自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行焊接，但是隔板焊縫的焊接質(zhì)量一直不理想。出現(xiàn)焊接板焊縫質(zhì)量較差的原因大體有以下幾點(diǎn)：①鑄件時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)力：焊接隔板的隔板體和隔板外環(huán)制造方式大多采用鑄造加工，在焊接隔板加工后對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的時(shí)效處理，但有的汽輪機(jī)制造工廠在隔板鑄造完工后，沒有足夠時(shí)間的時(shí)效處理就進(jìn)行了對(duì)靜葉的焊接，這樣的做法會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會(huì)比較容易出現(xiàn)較大的內(nèi)應(yīng)力，由于內(nèi)應(yīng)力會(huì)不斷的釋放，這樣就會(huì)導(dǎo)致焊接隔板的焊縫底部出現(xiàn)一些缺陷，最終變成有缺陷的焊縫。②焊接隔板焊縫內(nèi)部的原有缺陷：經(jīng)過對(duì)焊接隔板的焊縫進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，焊縫裂紋的發(fā)展方向一般會(huì)由內(nèi)部向外部擴(kuò)散，并且在一部分的焊縫中會(huì)出現(xiàn)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(duì)焊接隔板進(jìn)行焊接前，沒有將坡口焊接處處理干凈，導(dǎo)致了在焊接縫的內(nèi)部出現(xiàn)了一些缺陷。③焊接隔板的結(jié)構(gòu)因素：汽輪機(jī)的焊接隔板是一個(gè)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在對(duì)靜葉片進(jìn)行加工和其與隔板套進(jìn)行焊接時(shí)，受靜葉的加工精度和生產(chǎn)工藝裝配精度的影響，極容易造成局部的剛性過大，如果結(jié)構(gòu)的剛性分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力分布不均，嚴(yán)重影響焊接隔板的焊接質(zhì)量。④焊接的殘余應(yīng)力：在汽輪機(jī)焊接隔板焊接過程中，焊材的選用及焊接參數(shù)焊條的不同也會(huì)對(duì)焊接的質(zhì)量有一定的影響。例如，如果在對(duì)焊接隔板進(jìn)行焊接的過程中應(yīng)用A302 焊條，就需要對(duì)焊接隔板進(jìn)行焊后熱處理，如果未對(duì)焊接隔板進(jìn)行焊后熱處理，則焊接產(chǎn)生殘余應(yīng)力就無法消除。⑤人為因素：人為因素也是造成汽輪機(jī)焊接隔板焊接質(zhì)量存在問題的一個(gè)重要因素，人為因素大多是由于焊接工人的焊接技術(shù)不過關(guān)造成的。

2.汽輪機(jī)焊接隔板焊接質(zhì)量的改進(jìn)

2.1.加強(qiáng)對(duì)焊接隔板質(zhì)量的檢測

在對(duì)汽輪機(jī)的焊接隔板的總體性能和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要對(duì)焊接隔板進(jìn)行一下幾方面的檢測。

2.1.1 .對(duì)隔板表面缺陷的檢查

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

2.1.2. 對(duì)隔板內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢測

隔板內(nèi)部的缺陷主要有主焊縫內(nèi)部融合不良、焊縫實(shí)際的焊接深度沒有達(dá)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(yīng)用超聲波測厚儀對(duì)其進(jìn)行檢測。

2.1.3. 對(duì)隔板通流間隙的檢查

對(duì)隔板通流間隙的檢查應(yīng)用塞尺，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。

2.2.隔板整體焊接的加工和焊接質(zhì)量的改進(jìn)

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(dá)到要求所造成的隔板的剛度和強(qiáng)度的降低，進(jìn)而引起隔板在汽輪機(jī)運(yùn)行中變形，采用特殊隔板整體焊接加固的新工藝，對(duì)隔板進(jìn)行開槽焊接和加固處理，以確保隔板可以安全穩(wěn)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(cè)對(duì)焊接坡口進(jìn)行加工，加工坡口的位置以及尺寸。②補(bǔ)焊：對(duì)焊接未達(dá)標(biāo)的地方進(jìn)行補(bǔ)焊處理。③改進(jìn)焊接方式：采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)現(xiàn)有的焊接方法進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)，優(yōu)化工藝參數(shù)。

2.3.加強(qiáng)對(duì)焊縫質(zhì)量的檢測

對(duì)焊縫質(zhì)量主要進(jìn)行一下幾點(diǎn)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(duì)隔板進(jìn)行焊后熱處理：把焊完的隔板進(jìn)行科學(xué)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(chǔ)上變大不超過0.5毫米

結(jié)語：

汽輪機(jī)焊接隔板的焊接質(zhì)量直接影響到汽輪機(jī)的整體質(zhì)量，本文提出了一些提高汽輪機(jī)焊接隔板焊接質(zhì)量的具體措施，對(duì)提高汽輪機(jī)焊接隔板的焊接質(zhì)量有一定的用處。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐一南王禮海. 汽輪機(jī)焊接隔板焊縫結(jié)構(gòu)及焊接質(zhì)量的改進(jìn)[J]. 汽輪機(jī)技術(shù)，2003，45（2）：12-13

[2] 丁國芳. 汽輪機(jī)焊接隔板焊縫結(jié)構(gòu)及焊接質(zhì)量的改進(jìn)[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2044，19（36）：23-24

[3] 趙吉峰. 大型汽輪機(jī)隔板靜葉焊縫裂紋的原因分析及處理措施.河北電力技術(shù). 2009，28（5） ：56-57。