汽轮机喷嘴的窄间隙mig焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽轮机焊接领域，具体涉及大厚度焊接结构的汽轮机喷嘴焊接方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机喷嘴是汽轮机结构中的重要组成部套之一，它工作温度、压力比较高，运行工况也比较恶劣。汽轮机喷嘴常规制造方法是采用镶嵌结构，设计思路繁琐、结构比较复杂。随着焊接技术的高速发展，国内外汽轮机制造商普遍利用真空电子束、手工焊条电弧焊等焊接方法来制造汽轮机喷嘴，虽然真空电子束焊接具有焊接效率高的特点，但也不可避免的具有焊接辅助时间长，喷嘴结合面配合质量高、焊后清理时间长，焊接成本高，来料含磁量要求严等缺点；手工焊条电弧焊具有焊接成本低，但焊接效率低、工人劳动强度大等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决真空电子束焊接成本高，生产辅助周期长；手工焊条电弧焊劳动强度大、效率低的缺点，而提供汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法。
[0004]汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法，具体是按以下步骤完成的:
[0005]—、焊前准备:对喷嘴组焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2土0.25mm的待焊喷嘴组，对喷嘴室焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2±0.25mm的待焊喷嘴室，且保证待焊喷嘴组与待焊喷嘴室焊前装配状态下坡口间隙应
Imm ；
[0006]二、焊前清理:分别对待焊喷嘴组和待焊喷嘴室表面进行清理，去除锈蚀、氧化皮、涂料、油污、乳油液及脏物，得到干净的喷嘴组和干净的喷嘴室；
[0007]三、装配:将干净的喷嘴组装配到干净的喷嘴室上，且保证坡口最小宽度不得小于8mm，然后进行点焊固定，得到待焊汽轮机喷嘴；
[0008]四、预热:以< 150°C /h的升温速率将待焊汽轮机喷嘴整体从室温均匀预热至150?200°C，得到预热后汽轮机喷嘴；
[0009]五、焊接:将预热后的汽轮机喷嘴放到焊接变位机上，找预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口的中心与焊接转台之间同轴度< 0.5mm，然后预热后汽轮机喷嘴与焊接变位机进行夹紧和固定，然后利用窄间隙MIG焊接设备进行送丝焊接，在预热的后汽轮机喷嘴的焊接坡口之间进行多层单道的填充焊接，其焊接顺序依次为打底层、中间层和盖面层，且焊接时预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口表面温度不得低于150°C，打底层焊接工艺参数:电流为220?260A，电压为27?29V，Ar/COjg合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;中间层焊接工艺参数:电流为270?300A，电压为29?30V，Ar/C(V混合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;盖面层焊接工艺参数:电流为300?320A，电压为30?32V，Ar/C(V混合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/C0 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;得到焊接后汽轮机喷嘴；
[0010]六、后热消氢处理:在温度为300?350°C下对焊接后汽轮机喷嘴进行后热消氢处理，后热消氢处理2h?3h，得到后热消氢处理后的汽轮机喷嘴；
[0011]七、焊后热处理:以< 80°C /h的升温速度将后热消氢处理后的汽轮机喷嘴整体入炉升温至740± 10°C，并在温度为740± 10°C下保温6h?8h，然后以< 60°C /h的降温速度降温至150?200°C，然后切断电源自然空冷至室温，即完成汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接。
[0012]原理:本发明对喷嘴组和喷嘴室焊接区域进行严格清理后，按照喷嘴装配位置关系进行点焊固定，然后对喷嘴进行焊前预热，待预热温度满足焊接技术要求后，按焊接坡口已加工尺寸，将喷嘴在变位机上进行找中心和夹紧、固定工作，然后按窄间隙MIG焊接工艺进行焊接。在焊接完成后，立即对喷嘴进行后热消氢处理，以减小焊接应力和改变焊缝金属微观组织结构以改善其力学性能。当后热处理完成后，将喷嘴放在空气不流通的场所进行隔离，使其缓冷，然后及时将喷嘴装炉、回火，以进行喷嘴的最终性能热处理，从而完成对喷嘴的焊接工作。
[0013]本发明优点:本发明采用窄间隙MIG焊接技术，不仅大幅度提高了喷嘴的焊接质量，缩短了生产周期，取得了良好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0014]图1是【具体实施方式】一利用窄间隙MIG焊接设备进行送丝操作示意图；
[0015]图2是汽轮机喷嘴焊接后结构示意图；
[0016]图3是图2中A区域局部放大图，图中H表示待焊喷嘴组待焊部位的坡口钝边，图中h表不待焊嗔嘴室待焊部位的坡口纯边，图中η表不待焊嗔嘴组与待焊嗔嘴室的间隙，图中m表示坡口宽度。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式是汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接方法，具体是按以下步骤完成的:
[0018]—、焊前准备:对喷嘴组焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2土0.25mm的待焊喷嘴组，对喷嘴室焊接坡口尺寸进行机械加工，得到待焊部位的坡口钝边为2±0.25mm的待焊喷嘴室，且保证待焊喷嘴组与待焊喷嘴室焊前装配状态下坡口间隙应
Imm ；
[0019]二、焊前清理:分别对待焊喷嘴组和待焊喷嘴室表面进行清理，去除锈蚀、氧化皮、涂料、油污、乳油液及脏物，得到干净的喷嘴组和干净的喷嘴室；
[0020]三、装配:将干净的喷嘴组装配到干净的喷嘴室上，且保证坡口最小宽度不得小于8mm，然后进行点焊固定，得到待焊汽轮机喷嘴；
[0021]四、预热:以< 150°C /h的升温速率将待焊汽轮机喷嘴整体从室温均匀预热至150?200°C，得到预热后汽轮机喷嘴；
[0022]五、焊接:将预热后汽轮机喷嘴放到焊接变位机上，找预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口的中心与焊接转台之间同轴度< 0.5mm，然后预热后汽轮机喷嘴与焊接变位机进行夹紧和固定，然后利用窄间隙MIG焊接设备进行送丝焊接，在预热的后汽轮机喷嘴的焊接坡口之间进行多层单道的填充焊接，焊接顺序依次为打底层、中间层和盖面层，且焊接时预热后汽轮机喷嘴的焊接坡口表面温度不得低于150°C，打底层焊接工艺参数:电流为220?260A，电压为27?29V，Ar/COjg合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;中间层焊接工艺参数:电流为270?300A，电压为29?30V，Ar/C(V混合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;盖面层焊接工艺参数:电流为300?320A，电压为30?32V，Ar/C(V混合气的气体流量为20L/min?25L/min，Ar/CO 2混合气中Ar的体积分数为85%，CO2的体积分数为15% ;得到焊接后汽轮机喷嘴；
[0023]六、后热消氢处理:在温度为300?350°C下对焊接后汽轮机喷嘴进行后热消氢处理，后热消氢处理2h?3h，得到后热消氢处理后的汽轮机喷嘴；
[0024]七、焊后热处理:以< 80°C /h的升温速度将后热消氢处理后汽轮机喷嘴整体入炉升温至740± 10°C，并在温度为740± 10°C下保温6h?8h，然后以< 60 °C /h的降温速度降温至150?200°C，然后切断电源自然空冷至室温，即完成汽轮机喷嘴的窄间隙MIG焊接。
[0025]原理:本发明对喷嘴组和喷嘴室焊接区域进行严格清理后，按照喷嘴装配位置关系进行点焊固定，然后对喷嘴进行焊前预热，待预热温度满足焊接技术要求后，按焊接坡口已加工尺寸，将喷嘴在变位机上进行找中心和夹紧、固定工作，然后按窄间隙MIG焊接工艺进行焊接。在焊接完成后，立即对喷嘴进行后热消氢处理，以减小焊接应力和改变焊缝金属微观组织结构以改善其力学性能。当后热处理完成后，将喷嘴放在空气不流通的场所进行隔离，使其缓冷，然后及时将喷嘴装炉、回火，以进行喷嘴的最终性能热处理，从而完成对喷嘴的焊接工作。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤三中将干净的喷嘴组装配到干净的喷嘴室上，且坡口间隙为8mm?10mm，然后进行点焊固定，得到待焊汽轮机喷嘴。其他与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同点是:步骤四中以100C /h?150°C /h的升温速率，将待焊汽轮机喷嘴整体从室温均匀预热至150?200°C，得到预热后汽轮机喷嘴。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤五中打底层焊接工艺参数:电流为230A?250A，电压为27.2V?28.5V，Ar/CO?混合气的气体流量为21L/min?24L/min，Ar/CO?混合气中Ar的体积分数为85%，CO 2的体积分数为15%。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0029]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤五中中间层焊接工艺参数:电流为270A?290A，电压为29.2V?29.8V，Ar/CO?混合气的气体流量为21L/min?24L/min，Ar/CO?混合气中Ar的体积分数为85%，CO 2的体积分数为15%。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0030]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同