静导向叶片环的真空钎焊工艺研究

作者:李波;蔺福民;全玉强 刊名:电机技术 上传者:汪夕云

【摘要】在修理1989年生产的石横电厂2#机时,发现现实条件已不允许按照当年生产工艺进行修理,需采用新工艺。因此,采用电火花线切割割孔,并优化氩弧焊及真空钎焊工艺。在极大地缩短风扇加工周期的同时,风扇的焊接质量也得到了极大程度地提高。另外,还介绍了重新制造风扇过程中所涉及的多种新工艺和新方法。

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1结构介绍300MW全氢冷汽轮发电机的静、导向叶片环与其它型号汽轮发电机产品的导风圈外形相近,差别在于现有导风圈的叶片为整体锻造,叶片带叶片座,装配时将叶片座卡入导风圈内壁的卡槽内;而原300MW全氢冷导风圈是由单个叶片两端叶根分别插入内环与外环环板中的叶片孔中,焊接完成后该1/4环采用螺栓紧固于导风圈内2内外环钢板加工及滚圆在原设计图纸中对于内环及外环钢板,环平板坯料的平整性要求较高,外环钢板需由15mm加工至10mm厚,内环钢板需由12mm加工至8mm。结合国内现在的钢板供货状态平整度已经大大优于20年前,在本次制造中未照搬旧工艺,直接采用10mm及8mm厚钢板加工内外环,平整度完全符合图纸要求,同时节约了大量的加工工时。钢板经铣槽和割叶片孔后滚圆,在滚圆过程中,每1mm受压后延长量约0.002mm,叶片孔沿钢板延长方向最宽处为6mm,滚圆后孔宽度尺寸增大0.012mm,该间隙变化对叶片与叶片孔的钎焊质量影响完全可以忽略。3叶片孔加工叶片环材料为1Cr18Ni9反磁不锈钢,刨槽后厚度有4.8mm与5.3mm两种规格。其中,尺寸较小的静叶片环叶片孔最窄处宽2.47mm,最宽处也只有4.03mm。原冲孔工艺属于薄板小孔冲裁,冲裁性能极差,且由于冲裁时不锈钢发热严重,孔内壁存在咬焊及向下拉的趋势。同时与叶片孔配合的叶片由于锻压模具在锻造过程中的制造误差,与叶片孔的配合间隙难以保证图纸要求,后期装配叶片需花费大量工时,靠手工打磨修配需要近两个月。为按时完成项目,考虑了线切割、激光切割及水刀切割三种割孔工艺。比较三种工艺,激光切割速度最快,但由于激光是汇聚光源,穿过钢板后在孔的上下切口会产生近0.07mm偏差的斜度及厚0.01mm的氧化层[1],加上叶片本身锻压成型的误差,钎焊缝的最大误差可达0.24mm,不利于保证钎焊质量。水刀采用高压水射流夹杂细磨料对钢板进行切削,但精度介于0.10.25mm之间[2],虽不产生氧化层但精度更低。线切割相较于前两者,速度最慢但加工精度最高。综合比较,孔的加工工艺确定为慢走丝线切割,为提高效率,先在每个叶片孔的内部使用激光熔透出一供线切割机穿丝的小孔,将4块内/外环钢板叠成一叠后穿入线切割机钼丝进行切割。4叶片焊接工艺叶片与叶片环的连接中涉及两种焊接工艺,在叶片与叶片环的外侧连接焊缝为氩弧焊焊缝,内侧为钎焊焊缝。4.1氩弧焊焊丝采用308L(牌号H03Cr21Ni10),焊接工艺参数见表1。表1氩弧焊工艺参数电流/A电压/V氩气流量/(Lmin)钨针直径/mm100120121510122.5装配好的叶片环夹入工装中紧固约束,焊接顺序为内外环交错跳档施焊,避免局部过热导致该位置变形严重,每次约焊10道焊缝,焊枪不摆动,焊缝余高不小于0.4mm。氩弧焊结束后,在真空钎焊之前将叶片环置于校形架上校形。在无约束情况下,校形后环两端翘起偏离校形架平面的距离不超过0.8mm,以保证后期与导风圈装配后不至于应力过大。4.2真空钎焊氩弧焊后叶片叶根处存在尖端开口,易产生应力集中。在发电机运行过程中,机组的振动对图11/4环结构及局部焊缝位置放大说明图壁螺孔中,见图1,每一级环由4个1/4环拼成一个整环。焊缝可能存在较大影响造成裂纹扩展。为消除这一影响,在叶片与叶片环内侧需用钎焊填满,焊缝位置为长焊缝横向漫流。常规钎焊加热方法对该位置焊接质量极难控制,容易造成中间断空。加热温度不均匀使叶片环产生变形造成部件扭曲,导致无法装配进导风圈叶片环槽,以及不锈钢多次反复受热造成不锈钢长期处于敏化区间温度,造成晶间腐蚀,影响部件的使用性能。4.

参考文献

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