箱型梁隔板焊接工藝淺析

馬鳳杰

（華電曹妃甸重工裝備有限公司技術(shù)部，河北 唐山 063210）

箱型梁隔板焊接工藝淺析

馬鳳杰

（華電曹妃甸重工裝備有限公司技術(shù)部，河北 唐山 063210）

華電曹妃甸重工裝備有限公司產(chǎn)品的承重結(jié)構(gòu)為箱型梁，實(shí)際生產(chǎn)中多在箱型梁中增加多個(gè)隔板，為提高鋼板的使用率，通常對(duì)隔板進(jìn)行拼焊。本文對(duì)隔板拼接過程以及加強(qiáng)圈焊接過程中焊接參數(shù)以及焊接順序的選擇進(jìn)行了研究。

隔板；變形；焊接參數(shù)；焊接順序

0 引言

華電曹妃甸重工裝備有限公司是國(guó)內(nèi)沿海現(xiàn)代化重工裝備制造基地之一，主要產(chǎn)品有裝船機(jī)、卸船機(jī)、斗輪堆取料機(jī)、圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)、翻車機(jī)、海洋風(fēng)電、皮帶機(jī)、壓力容器。公司產(chǎn)品的承重結(jié)構(gòu)為箱型梁，箱型梁的優(yōu)點(diǎn)是承載載荷大、穩(wěn)定性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)重量輕、截面抗扭剛度大。在箱梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造上，為了抵抗箱梁截面形狀變形、限制截面變形和扭轉(zhuǎn)共同引起的橫向彎曲畸變應(yīng)力和縱向正應(yīng)力，改善荷載橫向分布，約束截面扭曲，多在箱型梁中增加多個(gè)隔板，如圖1所示。

圖1

為提高鋼板的使用率，公司在拆圖的過程中會(huì)將隔板分割成兩部分或者是四部分。在后續(xù)的鉚焊工序?qū)⒏舭暹M(jìn)行拼接。

1 隔板制作

公司采用的隔板大多數(shù)板中是空口，在制作過程中要求隔板的對(duì)接焊縫必須為熔透焊縫且斷開位置不能在圓弧切點(diǎn)之內(nèi)。

（1）準(zhǔn)備。按照?qǐng)D紙及焊接規(guī)范要求對(duì)需要制作坡口的零件切割坡口，坡口應(yīng)該用半自動(dòng)或者刨邊機(jī)制出，不允許采用碳棒刨出。隔板坡口形式詳見圖2。坡口應(yīng)保持平整，不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷，焊前應(yīng)將坡口表面及兩側(cè)的水、氧化物、油污、銹、熔渣等雜質(zhì)清除。

圖2 隔板拼接坡口

（2）焊接。采用GMAW（焊絲采用ER 50-6，保護(hù)氣體為混合氣80%Ar+20%CO2）或者是FCAW（焊絲為Y J501-1，保護(hù)氣體為100%CO2）。隔板拼接時(shí)兩側(cè)必須加引、熄弧板，焊后割除，并打磨割邊，要求熔透焊接。焊接規(guī)范詳見表1。

（3）檢驗(yàn)。隔板拼接完成后報(bào)檢，對(duì)接縫做100%UT檢驗(yàn)。確保每個(gè)隔板有一條焊縫做100%UT檢驗(yàn)，若不合格則焊縫返修后對(duì)每條拼接縫做100%UT檢驗(yàn)。隔板尺寸直接影響箱體裝配質(zhì)量，因此其長(zhǎng)度、寬度尺寸及對(duì)角線誤差均控制在合理范圍之內(nèi)。用鋼卷尺、鋼直尺檢查隔板的長(zhǎng)、寬及對(duì)角線尺寸，用鋼直尺檢查隔板平面度。

2 加強(qiáng)圈焊接

為了提高隔板的支撐力，通常會(huì)在隔板的空口處焊接加強(qiáng)圈。根據(jù)加強(qiáng)圈尺寸制作靠板，火工折彎隔板加強(qiáng)圈，隔板加強(qiáng)圈不需要探傷。詳見圖3。

表1 隔板拼接焊接工藝

圖3 加強(qiáng)圈煨彎

煨好彎的加強(qiáng)圈點(diǎn)焊到隔板里面，然后按照?qǐng)D紙要求焊接。隔板厚度一般為6 mm、8 mm、10 mm，鋼板較薄，由于拼板焊縫、對(duì)接焊縫，焊縫數(shù)量多，焊接量較大，因此隔板容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，因此要嚴(yán)格控制焊接順序。焊接順序?yàn)椋?，2，3）：先焊接加強(qiáng)圈的四個(gè)圓角，然后再焊橫縱焊縫，各個(gè)焊縫的焊接方向要一致。隔板加強(qiáng)圈焊接順序詳見圖4。

3 結(jié)論

由于隔板厚度以及焊接量的原因，若在焊接過程中不能很好的控制焊接參數(shù)以及焊接順序，隔板特別容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在焊接過程中嚴(yán)格控制焊接參數(shù)（焊接電流、焊接電壓、焊接速度）以及保證正確的焊接順序，既能夠提高焊接效率，也能夠控制焊接變形。

圖4 加強(qiáng)圈焊接順序

[1]付榮柏，等.焊接變形的控制與矯正[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.08.

[2]谷學(xué)準(zhǔn)，田建鋒，李大為，于娜，李曉堃，等.海洋平臺(tái)箱型梁焊接變形及控制[M].中國(guó)造船，2014.11.

圖1 轉(zhuǎn)子軸向剖面圖

以轉(zhuǎn)子軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為依據(jù)，設(shè)計(jì)了4節(jié)點(diǎn)四邊形軸對(duì)稱單元，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分。在對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分過程中，需考慮到一些易 出現(xiàn)應(yīng)力集中的區(qū)域，并進(jìn)一步對(duì)這些區(qū)域采取局部加密措施。從單元?jiǎng)澐稚蟻?lái)看，一共劃分了36353個(gè)單元；從節(jié)點(diǎn)來(lái)看，一共有39253個(gè)節(jié)點(diǎn)，因網(wǎng)格太密，未能將整體的網(wǎng)格給出來(lái)，但是可得出清晰的局部網(wǎng)格，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)子局部網(wǎng)格（左為調(diào)節(jié)級(jí)，右為中壓第2級(jí)）

在明確上述思路之后，需做好的的工作包括：

（1）對(duì)前冷態(tài)起動(dòng)曲線下熱應(yīng)力計(jì)算加以優(yōu)化。基于起動(dòng)期間，涵蓋的過程有三：其一，高壓缸預(yù)暖；其二，中速暖機(jī)；其三，升負(fù)荷。從沖轉(zhuǎn)至起動(dòng)，一共用了7.5個(gè)小時(shí)。值得注意的是，在沖轉(zhuǎn)之后，切缸需使用偏小的溫升率，確保切機(jī)組的負(fù)荷能夠得到有效提高。（2）在對(duì)溫升分配進(jìn)行調(diào)整之后，需對(duì)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。為了使轉(zhuǎn)子起動(dòng)熱應(yīng)力得到有效減小，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子壽命損耗的降低，有必要修改冷態(tài)起動(dòng)曲線，進(jìn)而使沖轉(zhuǎn)階段的溫度及溫升率得到有效提高。（3）為了使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子表面的最大熱應(yīng)力得到有效降低，同時(shí)使轉(zhuǎn)子的壽命得到有效延長(zhǎng)，有必要對(duì)溫升分布前后熱應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

通過本文的探究，在認(rèn)識(shí)到汽輪機(jī)起動(dòng)過程溫升分配會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力產(chǎn)生影響的情況下，需對(duì)溫升分配加以合理調(diào)整，以此使轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力得到有效減小。而對(duì)于本次提到的亞臨界660 MW高中壓轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，有必要適用全新的溫升分配模型，以此確保轉(zhuǎn)子最大熱效應(yīng)比使用原起動(dòng)曲線在很大程度得到有效降低。此外，還有必要在對(duì)起動(dòng)曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，選取合理的溫升分配方式，從而使起動(dòng)過程轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力得到有效降低，當(dāng)轉(zhuǎn)子壽命得到有效延長(zhǎng)的情況下，便能夠使起動(dòng)時(shí)間得到有效縮短。相信通過一系列策略的實(shí)施，汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中的可靠性及安全性將能夠得到有效提高，進(jìn)一步為生產(chǎn)效益的提升奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]盛磊，楊繼明，陳薦，何健，賀冰.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命損耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].發(fā)電設(shè)備，2012,02:93～96.

TE96

A

1671-0711（2016）10（上）-0094-02