大型汽轮机转子窄间隙TIG横焊工艺研究

发布时间：2017-08-29 09:36

  本文关键词：大型汽轮机转子窄间隙TIG横焊工艺研究

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【摘要】：近年来,大型整锻转子锻件供应问题一直是制约我国大型汽轮机发展的瓶颈,目前比较可行的技术手段是采用焊接转子结构来实现。但在制造技术方面,国外有关公司将其作为Know-How,极大地限制了我国焊接转子制造技术发展。本文针对大型汽轮机焊接转子用钢20Cr2NiMo,开展了根部焊道窄间隙TIG横焊单面焊双面成形、填充焊侧壁熔合行为、焊道排布以及焊接接头组织、常规力学性能和模拟件焊接研究。研究了脉冲TIG工艺参数对根部焊道窄间隙TIG横焊单面焊双面成形的影响规律,获得了根部焊道厚度4.5mm的最佳工艺参数。焊接电流和电弧电压对根部焊道的熔透性具有重要影响,送丝速度对于背面焊缝能否成形起着决定性的作用,脉冲频率对于焊缝正面成形的影响较大,对抑制焊接熔池下淌倾向效果明显。针对窄间隙TIG横焊侧壁熔合质量稳定性问题,研究了窄间隙坡口条件下脉冲TIG工艺参数对上侧壁、下侧壁熔合行为的影响规律,获得了最佳的工艺窗口。研究结果表明,脉冲TIG工艺参数对侧壁熔合行为具有复杂的交互作用,钨极位置和电弧电压对侧壁熔合行为具有重要的影响,当钨极处于-1.5mm至-2.5mm时下侧壁焊缝成形比较稳定,电弧电压为14V~15V时上侧壁焊缝成形稳定。基值电流在150A~250A时侧壁熔合良好,送丝速度和脉冲频率对于焊缝表面成形影响较为明显。钨极位置对窄间隙TIG横焊多层多道填充焊缝的成形质量具有重要影响,试验研究获得了“一层四道”的焊道排布工艺参数。采用研发的成套焊接工艺,进行了典型焊接转子材料25Cr2Ni4Mo V模拟件的焊接(外径为1100mm、壁厚25mm),获得了良好的根部焊道成形,焊缝一次性X射线探伤合格。典型汽轮机低压焊接转子20Cr2NiMo锻件窄间隙TIG横焊接头组织和性能试验研究结果表明,电弧形态对窄间隙TIG横焊上侧壁、下侧壁热影响区组织和常规力学性能没有明显的影响,根部焊道的组织和性能值得关注。填充焊缝热影响区的组织为回火马氏体,其冲击吸收能量较高,达到了190J左右。
【关键词】：焊接转子 窄间隙焊 横焊 单面焊双面成形 侧壁熔合
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK266
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第1章 引言15-29
• 1.1 论文研究目的及意义15-16
• 1.2 国内外焊接转子研究情况16-22
• 1.2.1 汽轮机焊接转子的优越性19-20
• 1.2.2 汽轮机低压转子用钢20-21
• 1.2.3 汽轮机焊接转子工艺21-22
• 1.3 单面焊双面成形技术22-26
• 1.3.1 单面焊双面成形技术分类23
• 1.3.2 单面焊双面成形技术的优势23-24
• 1.3.3 单面焊双面成形技术的研究现状及应用24-26
• 1.3.3.1 单面焊双面成形技术在管件上的应用24-25
• 1.3.3.2 单面焊双面成形技术在板材上的应用25-26
• 1.4 窄间隙横焊技术26-28
• 1.5 主要研究内容28-29
• 第2章 试验条件及研究方法29-38
• 2.1 试验母材及焊接材料29-30
• 2.1.1 母材29-30
• 2.1.2 焊接材料30
• 2.2 试验设备30-32
• 2.3 试验研究方法32-38
• 2.3.1 焊接裂纹敏感性试验32-34
• 2.3.2 焊接接头常规力学性能试验34-37
• 2.3.3 焊接接头组织及断口形貌研究37
• 2.3.4 焊后热处理37-38
• 第3章 窄间隙TIG横焊单面焊双面成形研究38-60
• 3.1 20Cr2NiMo钢焊接裂纹敏感性试验38-42
• 3.1.1 试验结果38-40
• 3.1.2 裂纹扩展特征分析40-42
• 3.2 脉冲TIG工艺参数对焊道尺寸的影响42-50
• 3.2.1 基值电流对焊道尺寸的影响44-45
• 3.2.2 脉冲电流对焊道尺寸的影响45-46
• 3.2.3 脉冲频率对焊道尺寸的影响46-47
• 3.2.4 焊接速度对焊道尺寸的影响47
• 3.2.5 送丝速度对焊道尺寸的影响47-48
• 3.2.6 电弧电压对焊道尺寸的影响48-50
• 3.2.7 小结50
• 3.3 TIG横焊单面焊双面成形研究50-59
• 3.3.1 TIG横焊单面焊双面成形条件50-52
• 3.3.2 单面焊双面成形影响因素研究52-59
• 3.3.2.1 电弧电压对单面焊双面成形的影响53-54
• 3.3.2.2 焊接电流对单面焊双面成形的影响54-55
• 3.3.2.3 脉冲频率对单面焊双面成形的影响55-56
• 3.3.2.4 送丝速度对单面焊双面成形的影响56-57
• 3.3.2.5 小结57-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 窄间隙TIG横焊侧壁熔合行为研究60-75
• 4.1 坡口下侧壁熔合行为研究61-68
• 4.1.1 钨极位置对下侧壁熔合行为的影响62-64
• 4.1.2 送丝速度对下侧壁熔合行为的影响64-65
• 4.1.3 焊接电流对下侧壁熔合行为的影响65-66
• 4.1.4 脉冲频率对下侧壁熔合行为的影响66-67
• 4.1.5 焊接速度对下侧壁熔合行为的影响67-68
• 4.2 坡口上侧壁熔合行为研究68-74
• 4.2.1 钨极位置对上侧壁熔合行为的影响68-69
• 4.2.2 电弧电压对上侧壁熔合行为的影响69-71
• 4.2.3 送丝速度对上侧壁熔合行为的影响71
• 4.2.4 脉冲频率对上侧壁熔合行为的影响71-72
• 4.2.5 焊接电流对上侧壁熔合行为的影响72-73
• 4.2.6 焊接速度对上侧壁熔合行为的影响73-74
• 4.3 本章小结74-75
• 第5章 窄间隙TIG横焊填充焊焊道排布研究75-87
• 5.1 填充焊缝成形的影响因素研究75-83
• 5.1.1 电弧电压对填充焊缝成形的影响75-77
• 5.1.2 送丝速度对填充焊缝成形的影响77-78
• 5.1.3 基值电流对填充焊缝成形的影响78-79
• 5.1.4 脉冲电流对填充焊缝成形的影响79-80
• 5.1.5 脉冲频率对填充焊缝成形的影响80-81
• 5.1.6 焊接速度对填充焊缝成形的影响81-83
• 5.2 窄间隙TIG横焊焊道排布研究83-86
• 5.2.1 一层两道填充焊成形83
• 5.2.2 一层三道填充焊成形83-84
• 5.2.3 一层四道填充焊成形84-86
• 5.3 本章小结86-87
• 第6章 窄间隙TIG横焊接头组织、性能研究及模拟件焊接87-100
• 6.1 20Cr2NiMo钢焊接接头试验研究87-97
• 6.1.1 根部焊道组织及力学性能研究88-92
• 6.1.1.1 根部焊道组织分析88-90
• 6.1.1.2 根部焊道显微硬度90
• 6.1.1.3 根部焊道拉伸强度90-91
• 6.1.1.4 根部焊道冲击性能91-92
• 6.1.2 填充焊道组织及力学性能研究92-96
• 6.1.2.1 填充焊道组织分析92-94
• 6.1.2.2 填充焊道显微硬度94-95
• 6.1.2.3 焊接接头拉伸强度95
• 6.1.2.4 填充焊道冲击性能95-96
• 6.1.3 小结96-97
• 6.2 25Cr2Ni4Mo V钢的模拟件焊接97-100
• 6.2.1 焊前准备97-98
• 6.2.2 窄间隙TIG横焊98-100
• 第7章 结论100-101
• 参考文献101-104
• 致谢104-105
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况105

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 高飞;王悦森;严铿;;机器人MAG焊单面焊双面成形技术[J];焊接技术;2011年06期

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本文编号：752594