論轉子“T”型鋼的制作工藝方案

張明亮　潘世杰　張燕

摘要：轉子“T”型鋼是電站鍋爐空氣預熱器的重要部件，它起著對空氣及煙氣的旁路密封作用，轉子T型鋼的產品質量直接影響著工地現場安裝及加工，直接影響著空氣預熱器的運行性能，若達不到質量要求及設備密封效果，會造成能源消耗大，降低設備使用壽命，提高運行成本等影響。

關鍵詞：空氣預熱器；轉子“T”型鋼；焊接變形；工裝胎具；焊接順序

1、前言

本文介紹的是電站鍋爐空氣預熱器轉子“T”型鋼的制作方法（產品結構如下附圖一），轉子T型鋼的外圓弧直徑一般在10～20米范圍內（因爐型大小而異），單件弧長在1.5～2.5m范圍；每段“T”型鋼是由1件弧形板及1件環形板焊接而成，弧形板厚度一般為10～16mm， 環形板厚度一般為8～10mm（材質Q345）； “T”型鋼的尺寸精度要求非常高，外圓弧R公差要求2mm以內，環形板平面度要求2mm以內，環形板相對于弧形板垂直度要求2mm以內；由于為“T”型+弧型結構，鋼板厚度薄，剛性差，且連接焊縫通長滿焊（焊縫高度6～10mm），在裝配及焊接過程中極易造成扭曲變形，無法進行校正，造成產品報廢。因此，我們必須制定出科學合理的工藝方案及有效的工藝措施來保證產品質量。

2、制作方案分析

在結構件焊接變形的處理上，一般可采取以下幾種方法：

第一、機械加工的方法，產品各零件在裝配前預留加工余量，裝配焊接后通過加工的方法保證產品尺寸。

第二、預留焊接變形余量，若構件焊接完成后僅存在長度或寬度方向的變形，而長度或寬度方向可通過切割或加工去除材料的方法能保證產品外形尺寸，則可采用預留一定的余量，待焊接完成后切割或加工去除端部材料即可。

第三、通過焊接變形控制的方法，即預防或減小焊接變形的措施。一般可采取剛性固定法、預制反變形法或通過合理的焊接順序、合理的工藝路線等方法來控制，此方法適用于彎曲、扭曲、角變形的控制。

3、制作方案的制定

根據以上制作方案分析，我們可采用以下兩種方案來進行制作：

3.1、機械加工的方法，焊接完成后通過加工弧形板外圓弧來保證R精度，此方法能精確的保證外R圓弧精度尺寸要求，同時，也會造成如下問題：

第一、提高了生產成本，因每件“T”型鋼弧長在1.5米以上，需要采用大型數控加工設備進行加工，加工成本高，另因加工切削，需要預留加工余量，增加了材料成本。

第二、提高了生產周期，因為數量多，加工切削速度慢，延長了生產時間，無法按時交付，無法滿足用戶。

第三、保證不了產品截面尺寸的一致性，因為僅加工弧形板外R，無法保證弧形板內R與外R的一致性，造成弧形板厚薄不均勻，保證不了產品整體安裝后的一致性。

第四、未能解決環形板的平面度及與弧形板的垂直度要求。

3.2、焊接變形控制的方法，可以通過如下四個方面控制：

第一、長度方向預留收縮余量，制作完成后切割兩端，保證弧長及弦長尺寸；

第二、通過預制反變形的方法來保證尺寸，按照焊接收縮變形原理，此弧形結構在焊接完成后弧度會張開，即R尺寸會變大，弧頂拱高會變小，因此，根據變形尺寸預制反變形；

第三、通過焊接工裝胎具的定位夾緊來保證產品尺寸；

第四、通過焊接順序的控制來減小焊接變形量；

通過以上兩種方案分析，通過機械加工的方法不可取，因此，我們選用焊接變形控制的方案來制作。

4、焊接變形控制工藝方案實施過程

4.1、下料切割控制

弧形板下料切割時兩端預留卷弧直線段余量200mm，在產品焊接完成后切割去除；環形板R圓弧下料切割時，拱高按弧長每米加大1mm；同理，弧形板弧頂高尺寸也按每米加大1mm的尺寸進行調整；

4.2、工裝胎具夾緊定位

裝配時采用定位夾緊工裝胎具來進行夾緊，工裝由燕尾槽平臺、定位弧板、支撐架、頂端夾緊桿、側面夾緊桿組成（如下附圖二），裝配順序為：

4.2.1、 將“T”型鋼弧形板貼緊定位弧板，注意中心對齊，然后用頂端夾緊桿夾緊。

4.2.2、裝配環形板，注意中心對齊，兩側用側面夾緊桿夾緊，內弧面用頂端夾緊桿夾緊。

4.3焊接順序控制：

采用對稱及分段退焊的焊接方法，焊接時由兩名焊工在正面、背面同時進行，先同時焊接完成中間段①位置處焊縫，然后按照②③④⑤⑥⑦順序完成其余段焊縫（如下附圖三），注意退焊方向由外向內，正面、背面同時同步進行，焊接時可采用氣體保護焊，焊絲ER50-6，焊接電流250～280A，電壓32～36V，焊接速度40～60cm/min。對于因夾緊螺桿阻擋的小段焊接部位，可在其他部位焊接完成后臨時松開焊接完成后再夾緊。

焊接完成后松開夾緊螺桿，取出“T”型鋼組件，檢測弧度、平面度、垂直度等尺寸，合格后切割去除長度兩端余量，打磨平整切割端面。

5、結論

本文通過預留焊接變形余量、預制反變形、剛性固定法、焊接順序控制等多方面相結合的方法來控制焊接變形，保證了產品質量，提高了生產效率，節約了生產成本，經實踐驗證，采用以上工藝方案制作的產品符合相應的技術質量要求。

參考文獻：

【1】焊接手冊 第2版（中國機械工程學會焊接學會 編） 機械工業出版社