CN100443242C - 大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，包括焊接方法的选择、工艺拉筋布置和焊接工艺的控制三项措施。本发明解决大型灯泡贯流式机组机座焊接过程中因焊接变形过大，尤其是机座内壁装铁芯的部分变形过大而导致后序无法加工，严重时会报废的问题，使机座焊接完毕后完全满足图纸及技术要求，按ASME标准经过探伤检测合格，具有方法简单、实用、可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种机座的焊接及变形控制方法，特别是涉及一种大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法。
背景技术
机座是定子的核心部件，结构庞大、刚性强、分两瓣，其机座壁板厚为110mm，直径为Φ6840mm，高度为3200mm，重量达65t。由于机座是过流面，严禁焊缝渗漏，对焊缝的质量要求高，探伤按美国ASME标准执行，对焊接变形的控制要求也高，如焊接变形过大，尤其是机座内壁装铁芯的部分变形过大，将会导致后序无法加工，严重时会报废。同时由于焊接量较大，焊接过程中很容易产生焊接变形和缺陷，在机座焊接过程中，必须严格控制焊接工艺和采用合理、有效防焊接变形措施。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，解决在机座焊接过程中，焊接变形过大尤其是机座内壁装铁芯的部分变形过大而导致后序无法加工，严重时会报废的问题，使机座焊接完毕后完全满足图纸及技术要求。
本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，它包括以下三项措施：
(1)焊接方法的选择：通过焊接工艺性试验选用抗裂性好、焊缝韧好，焊接应力和变形小的，便于全位置焊接的80％Ar+20％CO2富氩混合气体保护焊的焊接方法。
(2)工艺拉筋布置。
(3)焊接工艺的控制。
其中，所述的工艺拉筋布置措施包括：
(1)为防止上、下圆环与机座相连的焊缝焊接量大导致上下圆板出现绕度变形，特在机座圆周方向装点12根三角形工艺加强筋进行支撑，强制焊件在焊接时不能自由收缩。
(2)在机座上中下三层分别加足够强度的工艺拉筋(无缝钢管
140×10)，以防止机座焊接过程中，焊缝收缩及退火时应力不均布释放，造成扭曲变形。
所述的焊接工艺的控制措施包括：
(1)线能量的控制：在焊接过程中，线能量必须有所限制，为有效控制线能量，焊材H08Mn2SiA焊丝，焊接速度120～140mm/min，线能量2200J/mm。
(2)焊接坡口选择和焊前打磨：由于机座的焊缝都要求清根焊透，所以选择对称U型坡口，焊前对坡口两侧50mm范围内的氧化皮、铁锈及其杂物等打磨至金属光泽。
(3)焊接方式和层间温度控制：在施焊时采用多层多道焊接，每焊完一层，彻底清除焊渣等杂质后再施焊下一层，每一层必须保持层间温度，层间温度不低于预热温度且不高于预热温度30度，按此方法直至焊完为止。
(4)层间去应力：每焊一层用风枪振动的方法来减小焊接应力，振动时温度避免出现在200～300℃之间；
(5)焊接顺序和方向：先焊收缩量大的焊缝，施焊时进行多人对称施焊，同一条焊缝正反对称交替施焊，根据焊缝长度对称分段同时施焊，每个焊工施焊的范围也采用分段、倒退焊法，每段长度为300～500mm。
焊前预热温度为110～130℃。
焊后消除机座焊接应力的退火工艺参数为：
(1)入炉温度：≤200℃；
(2)升温速度：400℃以前：80℃～100℃/h，400℃以后：≤20℃/h；
(3)保温温度：600℃～650℃；
(4)保温时间：5小时；
(5)冷却速度：400℃以上：≤24℃/h，400℃以下：≤120℃/h；
(6)出炉温度：≤150℃。
针对厚板焊接，在焊缝正焊接完成后，背缝采用碳弧气刨清根，接着打磨清根后留下的渗碳层。
本发明针对电站大型灯泡贯流式机组的核心部件机座结构庞大、刚性强，对焊缝质量和焊接变形要求高等问题，提出了一种大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，解决在机座焊接过程中，焊接变形过大尤其是机座内壁装铁芯的部分变形过大而导致后序无法加工，严重时会报废的问题，使机座焊接完毕后完全满足图纸及技术要求，在机座焊接完成后，按ASME标准经过探伤检测合格，具有方法简单、实用、可靠的优点。
附图说明
图1工艺拉筋排布形式示意图
图中，1-工艺拉筋，2-工艺三角加强筋
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案：大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，它包括焊接方法的选择、工艺拉筋布置和焊接工艺的控制三项措施，其中，焊接方法的选择措施为：
由于母材为Q235的焊接性、抗裂性、韧性等综合性能指标都比较好，通过焊接工艺性试验选用抗裂性好、焊缝韧好，焊接应力和变形小的，便于全位置焊接的80％Ar+20％CO2富氩混合气体保护焊的焊接方法，所选焊接材料为H08Mn2SiA焊丝，其直径为Φ.2。
工艺拉筋布置措施如图1，包括：
为防止上、下圆环与机座相连的焊缝焊接量大导致上下圆板出现绕度变形，特在机座圆周方向装点12根三角形工艺加强筋进行支撑，强制焊件在焊接时不能自由收缩。
防止机座焊接过程中，焊缝收缩及退火时应力不均布释放，造成扭曲变形。在机座上中下三层分别加足够强度的工艺拉筋(无缝钢管Φ140×10)。
焊接工艺的控制措施包括：
线能量的控制：线能量就是熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。在焊接过程中，线能量必须有所限制，当线能量太大时，焊缝热影区内易产生魏氏组织，致使接头性能(如冲击韧性等)不合格。线能量过小时，焊缝热影响区可能会出现淬硬组织，造成焊缝裂纹，通过对母材进行焊接工艺实验，线能量控制在2200J/mm左右，在焊接过程中，控制线能量指标的最直接接方法是控制焊接速度。其焊接工艺参数：
电压：20～25V 电流：220～230A 保护气体：80％Ar+20％CO2
气体流量：15～20L/min 电流极性：直流反接 焊接速度120～140mm/min
伸出长度：15mm 送丝方式：等速送丝
焊接坡口选择和焊前打磨：对于厚板焊接坡口型式的选择尤为重要，由于机座的焊缝都要求清根焊透，所以选择对称U型坡口。焊前对坡口两侧50mm范围内的氧化皮、铁锈及其杂物等打磨至金属光泽。
焊接方式和层间温度控制：在施焊时采用多层多道焊接，多层多道焊接的显微组织较细，热影响区窄，接头的延性和韧性比较好，后焊道对前焊道起退火作用。每焊完一层，彻底清除焊渣等杂质后再施焊下一层，每一层必须保持层间温度，层间温度不低于预热温度且不高于预热温度30度，按此方法直至焊完为止。
层间去应力和清根后打磨：每施焊一层(第一层和最后一层除外)用风枪振动的方法来减小焊接应力，振动时温度维持在100～150℃或400℃以上，避免在200～300℃之间，因为此时金属处于兰脆阶段，锤击焊缝容易断裂。对于厚板焊接，在焊缝正焊接完成后，背缝采用碳弧气刨清根，这时背缝清根后母材表面由于高温作用产生一层厚度为2mm的渗碳层，具有很高的淬硬倾向，如果不将其彻向底磨除，而是直接进行背缝施焊，则这部分焊缝填充金属的机械性能的韧性下降，只有将渗碳层彻底磨掉，然后再进行背缝施焊，才能确保焊接质量。
焊接顺序和方向：一般先焊的焊缝容易使结构产生变形，因此先焊收缩量大的焊缝。施焊时应尽量进行多人对称施焊，同一条焊缝正反对称交替施焊，根据焊缝长度对称分段同时施焊，每个焊工施焊的范围也采用分段、倒退焊法，每段长度以300～500mm为宜。
焊前预热及焊后退火去应力：焊前预热可以减少接头焊后冷却速度，减少焊接应力及变形避免产生淬硬组织，是防止产生裂纹有效措施，预热功当量温度需适当，过高的预热温度会造成接头韧性和延性不合格，采用磁钢式履带式电热器，对机座进行预热，预热温度为110℃～130℃，焊后消除机座焊接应力而进行退火，并做好相应的记录。退火工艺参数为：
(1)入炉温度：≤200℃
(2)升温速度：400℃以前：80～100℃/h，400℃以后：≤20℃/h；
(3)保温温度：600℃～650℃
(4)保温时间：5小时
(5)冷却速度：400℃以上：≤24℃/h，400℃以下：≤120℃/h
(6)出炉温度：≤150℃。
Claims (3)
1、大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，其特征在于它包括焊接方法选择、工艺拉筋布置、焊接工艺控制和焊后消除机座焊接应力的退火工艺参数控制；其中，
焊接方法采用80％Ar+20％CO2富氩混合气体保护焊；
焊接工艺控制包括：
(1)线能量的控制：焊接方法为富氩混合气体保护焊，焊材为焊丝，焊接速度120～140mm/min，线能量2200J/mm；
(2)焊接坡口和焊前打磨：对称U型坡口，焊前对坡口两侧50mm范围内的氧化皮、铁锈及杂物打磨至金属光泽；
(3)焊接方式和层间温度控制：多层多道焊接，每焊完一层，彻底清除焊渣杂质后再施焊下一层，每一层必须保持层间温度，层间温度不低于预热温度且不高于预热温度30度；
(4)层间去应力：每焊一层用风枪振动的方法来减小焊接应力，振动时温度避免出现在200～300℃之间；
(5)焊接顺序和方向：先焊收缩量大的焊缝，施焊时进行多人对称施焊，同一条焊缝正反对称交替施焊，根据焊缝长度对称分段同时施焊，每个焊工施焊的范围也采用分段、倒退焊法，每段长度为300～500mm；
工艺拉筋布置包括：
(1)在机座圆周方向装点12根三角形工艺加强筋进行支撑，强制焊件在焊接时不能自由收缩；
(2)在机座上中下三层分别加足够强度的工艺拉筋，以防止机座焊接过程中，焊缝收缩及退火时应力不均布释放，造成扭曲变形；
焊后消除机座焊接应力的退火工艺参数控制包括：
(1)入炉温度：≤200℃；
(2)升温速度：400℃以前：80℃～100℃/h，400℃以后：≤20℃/h；
(3)保温温度：600℃～650℃；
(4)保温时间：5小时；
(5)冷却速度：400℃以上：≤24℃/h，400℃以下：≤120℃/h；
(6)出炉温度：≤150℃。
2、根据权利要求1所述的大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，其特征在于：焊前预热温度为110～130℃。
3、根据权利要求1所述的大型灯泡贯流式机组机座的焊接及变形控制方法，其特征在于：针对厚板焊接，在焊缝正焊接完成后，背缝采用碳弧气刨清根，接着打磨清根后留下的渗碳层。
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