一种汽轮机空心静叶片焊接方法技术

一种汽轮机空心静叶片焊接方法，包括：1.将内、背弧板装夹；2.将进汽边待焊缝等分成多个段，按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊进行点焊；3.按分段顺序对进汽边待焊缝中点两侧的各待焊段以对称跳焊进行通焊；4.出汽边待焊缝焊接设计为多焊道；将部分出汽边待焊缝焊道分别等分成多个段，每一焊道按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊进行点焊；5.分别按分段顺序对步骤4中点焊的焊道中点两侧的各待焊段以对称跳焊进行通焊；6.将另部分出汽边待焊缝的焊道分别等分成多个段，每一焊道按分段顺序对各分段点以多次序的、顺序跳焊进行点焊；7.分别按分段顺序对步骤6中的点焊的焊道上的各待焊段以多次序的、顺序跳焊进行通焊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽轮机空心静叶片的焊接方法，尤其是核电汽轮机空心静叶片的焊接方法。
技术介绍
空心叶片具有重量轻、制造成本低、周期灵活等特点，在动能机械设备上得到了广泛应用，这就包括了汽轮机上所应用的空心叶片。汽轮机上所应用的空心叶片为低压静叶片，例如HD1160A-118114C、HD1160A-123114C等核电汽轮机的低压静叶片。参见图1和图2所示，汽轮机的空心静叶片主要由分体结构的内弧板A和背弧板B焊接组合而成，内弧板A与背弧板B之间具有出汽边焊缝C和进汽边焊缝D。由于汽轮机空心静叶片、尤其是前述核电汽轮机低压静叶片的成型型线复杂，弯扭度大（前述两种型号的空心静叶片的长度达1800mm、弦宽达430mm，属于超大弯扭度），加之制造精度的技术要求高，从而使得焊接组合式空心叶片的制造难度特别大，这是因为：空心静叶片的内部为空心结构，叶片的进汽边和出汽边的焊缝分别长且焊接量大，焊接过程是叶片局部区域加热后又冷却凝固，从使叶片焊接部位的焊接温度分布不均匀，极易导致叶片内、背弧板及不同区域的膨胀和收缩不均匀，进而使叶片的内部产生焊接残余应力，引起叶片的出汽边角变形和旁弯变形，以及叶片整体弯曲变形和扭曲变形等。综上所述，基于汽轮机空心静叶片的成型型线复杂、弯扭度大、制造精度要求高的特性，行业内一直在探索如何以有效、可行地技术手段将其焊接变形有效地控制到最小值，以提高产品质量和生产效率、降低生产成本，各种研究成果在公开出版物上屡见报道，但至今未见由于本
技术实现思路
相同或相近的技术出现。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述汽轮机空心静叶片的特殊性和现有技术的不足，自主研发一种以合理的交叉堆焊将焊接残余应力降低并均布、进而将焊接变形可靠、有效地控制到最小值的汽轮机空心静叶片焊接方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种汽轮机空心静叶片焊接方法，包括下列工艺步骤：步骤1.将组成空心静叶片的内弧板和背弧板在装夹工装上进行装夹，形成进汽边待焊缝和出汽边待焊缝；步骤2.将进汽边待焊缝等分成多个段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤3.以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤4.出汽边待焊缝焊接设计为多焊道；将部分焊道分别等分成多个段，以每一焊道的中点为分界点，将每一焊道按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤5.以步骤4中点焊的每一焊道的中点为分界点，将各焊道分别按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤6.将另部分出汽边待焊缝的焊道分别等分成多个段，按分段顺序对每一焊道上的各分段点以多次序的、顺序跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤7.对步骤6中点焊的每一焊道分别按分段顺序对焊道上的各待焊段以多次序的、顺序跳焊方式进行通焊。作为优选方案，所述进汽边待焊缝的焊接设计为1层1道焊，进汽边待焊缝以定数等分方式划分成20段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，中点单侧的进汽边待焊缝的分段顺序及布置位置具体是：第1段处在单侧进汽边待焊缝的、靠近中点的1/3～2/5处；第2段处在单侧进汽边待焊缝的、靠近端点的1/3处；第3段处在第1段与中点之间的中部1/3处；第4段处在第1段与第2段之间的中部1/3处；第5段处在第2段与端点之间的、靠近第2段的1/2处；第6段处在第1段与第4段之间；第7段处在第3段与中点之间；第8段处在第2段与第4段之间；第9段处在第5段与端点之间；第10段处在第1段与第3段之间。作为优选方案，所述出汽边待焊缝的焊接设计为1层5道焊；其中，第1层第1道焊的出汽边待焊缝以定数等分方式划分成20段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，第1层第1道焊的中点单侧的出汽边待焊缝的分段顺序及布置位置具体是：第1段处在单侧出汽边待焊缝的、靠近中点的1/3～2/5处；第2段处在单侧出汽边待焊缝的、靠近端点的1/3处；第3段处在第1段与中点之间的中部1/3处；第4段处在第1段与第2段之间的中部1/3处；第5段处在第2段与端点之间的、靠近第2段的1/2处；第6段处在第1段与第4段之间；第7段处在第3段与中点之间；第8段处在第2段与第4段之间；第9段处在第5段与端点之间；第10段处在第1段与第3段之间；第1层第2至5道焊的出汽边待焊缝分别以定数等分方式划分成20段，第1层第2至5道焊的出汽边待焊缝分别按叶根端至叶顶端方向的分段顺序及布置位置具体是：第1段处在出汽边待焊缝的1/6处；第2段处在出汽边待焊缝的2/6～3/7处；第3段处在出汽边待焊缝的4/6～5/7处；第4段处在出汽边待焊缝的5/6处；第5段处在第1段与端点之间的中部1/3处；第6段处在第2段与出汽边待焊缝中点之间的中部1/3处；第7段处在第3段与出汽边待焊缝中点之间的中部1/3处；第8段处在第4段与端点之间的中部1/3处；第9段处在第1段与第2段之间的、靠近第1段的1/2处；第10段处在第3段与第4段之间的、靠近第3段的1/2处；第11段处在第5段与端点之间；第12段处在第7段与出汽边待焊缝中点之间；第13段处在第8段与端点之间；第14段处在第9段与第2段之间；第15段处在第6段与出汽边待焊缝中点之间；第16段处在第10段与第4段之间；第17段处在第5段与第1段之间；第18段处在第2段与第6段之间；第19段处在第7段与第3段之间；第20段处在第4段与第8段之间。所述点焊为GTAW焊接方式。进一步的，所述GTAW焊接的工艺参数包括：I=90～120A；U=18～22V；保护气体为99.99%Ar；气体流量为8～15L/min；焊丝为ER309L；焊丝的直径为2.4mm。所述通焊为FCAW焊接方式。进一步的，所述FCAW焊接的工艺参数包括：I=120～200A；U=20～25V；V=200mm/min；保护气体为80%Ar+20%CO2；气体流量为15～20L/min；焊丝为E309LT0-4；焊丝的直径为1.2mm。作为优选方案，所述空气静叶片为核电汽轮机的低压空心静叶片，所述叶片的长度为1800mm、弦宽为430mm，所述叶片的内弧板和背弧板的成型材质为3359PA1、厚度分别为6mm，所述内弧板和背弧板的分别采用热压成型方式制造。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术专门针对汽轮机空心静叶片的结构特性和技术要求而设计，其以先进汽边、后出汽边的焊接顺序，以及总体上由中部往端部的方向进行两侧对称跳焊的施焊方式，对汽轮机空心静叶片的相应待焊缝合理的实现了交叉堆焊，从而将叶片上的焊接残余应力降低并均布，进而将叶片的焊接变形可靠、有效地控制到最小值（经对HD1160A-118114C、HD1160A-123114C核电汽轮机低压静叶片的焊接试验，总体焊接变形≤2mm），可行性好，可靠性高，实用性强；2.本专利技术对汽轮机空心静叶片相应待焊缝的20段分段及交叉堆焊顺序的设计，依据有限元模拟结合理论计算及实践经验经耦合而得出，它能可靠、有效地提高并保障汽轮机空心静叶片相应待焊缝交叉堆焊的高质量实现，可靠、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮机空心静叶片焊接方法，包括下列工艺步骤：步骤1. 将组成空心静叶片的内弧板和背弧板在装夹工装上进行装夹，形成进汽边待焊缝和出汽边待焊缝；步骤2. 将进汽边待焊缝等分成多个段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤3. 以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤4. 出汽边待焊缝焊接设计为多焊道；将部分焊道分别等分成多个段，以每一焊道的中点为分界点，将每一焊道按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤5. 以步骤4中点焊的每一焊道的中点为分界点，将各焊道分别按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤6. 将另部分出汽边待焊缝的焊道分别等分成多个段，按分段顺序对每一焊道上的各分段点以多次序的、顺序跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤7. 对步骤6中点焊的每一焊道分别按分段顺序对焊道上的各待焊段以多次序的、顺序跳焊方式进行通焊。

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机空心静叶片焊接方法，包括下列工艺步骤：步骤1.将组成空心静叶片的内弧板和背弧板在装夹工装上进行装夹，形成进汽边待焊缝和出汽边待焊缝；步骤2.将进汽边待焊缝等分成多个段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤3.以进汽边待焊缝的中点为分界点，按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤4.出汽边待焊缝焊接设计为多焊道；将部分焊道分别等分成多个段，以每一焊道的中点为分界点，将每一焊道按分段顺序对中点两侧的分段点以对称跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤5.以步骤4中点焊的每一焊道的中点为分界点，将各焊道分别按分段顺序对中点两侧的各待焊段以对称跳焊方式进行通焊；步骤6.将另部分出汽边待焊缝的焊道分别等分成多个段，按分段顺序对每一焊道上的各分段点以多次序的、顺序跳焊方式进行点焊，点焊完毕后，相邻焊点之间形成预设的待焊段；步骤7.对步骤6中点焊的每一焊道分别按分段顺序对焊道上的各待焊段以多次序的、顺序跳焊方式进行通焊。2.根据权利要求1所述汽轮机空心静叶片焊接方法，其特征在于，所述进汽边待焊缝的焊接设计为1层1道焊，进汽边待焊缝以定数等分方式划分成20段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，中点单侧的进汽边待焊缝的分段顺序及布置位置具体是：第1段处在单侧进汽边待焊缝的、靠近中点的1/3～2/5处；第2段处在单侧进汽边待焊缝的、靠近端点的1/3处；第3段处在第1段与中点之间的中部1/3处；第4段处在第1段与第2段之间的中部1/3处；第5段处在第2段与端点之间的、靠近第2段的1/2处；第6段处在第1段与第4段之间；第7段处在第3段与中点之间；第8段处在第2段与第4段之间；第9段处在第5段与端点之间；第10段处在第1段与第3段之间。3.根据权利要求1所述汽轮机空心静叶片焊接方法，其特征在于，所述出汽边待焊缝的焊接设计为1层5道焊；其中，第1层第1道焊的出汽边待焊缝以定数等分方式划分成20段，以进汽边待焊缝的中点为分界点，第1层第1道焊的中点单侧的出汽边待焊缝的分段顺序及布置位置具体是：第1段处在单侧出汽边待焊缝的、靠近中点的1/3～2/5处；第2段处在单侧出汽边待焊缝的、靠近端点的1/3处；第3段处在第1段与中点之间的中部1/3处；第4段处在第1段与第2段之间的中部1/3处；第5段处在第2段与端点之间的、靠近...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊建坤，徐健，王尧，陈仲明，舒学芳，王虹，谭小平，伍敏，张峻铭，戚德高，邓小龙，潘思蒙，陈达平，陶德，刘燕，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51