【正文】 末級(jí)葉片防蝕片、刀具等真空蜂窩結(jié)構(gòu)、燃機(jī)葉片等浸漬刀具等電子束焊隔板、噴咀與噴咀室連接、燃機(jī)機(jī)匣、軸承殼體、轉(zhuǎn)接筒、導(dǎo)向器、罩殼等。 汽輪機(jī)焊接結(jié)構(gòu)、材料和方法汽輪機(jī)使用材料種類繁多，涉及到亞臨界、超臨界、超超臨界、聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、艦船用汽輪機(jī)、核電汽輪機(jī)等的金屬材料，包括鑄鐵、鑄鋼、碳素鋼、合金鋼、不銹鋼、高溫合金及有色金屬等，與其相匹配的焊接材料和適應(yīng)結(jié)構(gòu)的焊接方法也就眾多，現(xiàn)將主要焊接結(jié)構(gòu)常用材料和焊接方法分別列于表13和表14。應(yīng)用越加廣泛，成為結(jié)構(gòu)的主要連接方法。 焊接 焊接連接是一種不可拆卸的連接，是用焊接方法連接的。由于螺栓的失效將造成漏氣、停機(jī)等重大事故，影響機(jī)組的安全運(yùn)行，因此對(duì)高溫緊固件用鋼提出了具體要求，必須根據(jù)汽輪機(jī)部件的工作狀況選擇保證使用性能的緊固件。在汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的靜子部分均分為上、下兩部分(半)將轉(zhuǎn)子放入其中，為了便于拆卸，汽輪機(jī)高壓缸、中壓缸、低壓缸、隔板套等均分為上下兩半，用雙頭螺栓和罩螺母將上下法蘭緊固。對(duì)于需要采用熱鉚的則采用氣體火焰或高頻加熱裝置加熱后再進(jìn)行鉚接，以避免裂紋產(chǎn)生。根據(jù)構(gòu)件的工作要求和應(yīng)用范圍的不同，鉚接可以分為：強(qiáng)固鉚接、緊密鉚接、和密固鉚接。盡管焊接應(yīng)用最為廣泛，在各種產(chǎn)品制造中是十分重要的加工工藝。在缸體進(jìn)汽管和接管采用管座焊機(jī)，管子對(duì)接采用全位置自動(dòng)焊機(jī)，管板接頭采用程序控制自動(dòng)焊機(jī)，閥門堆焊采用自動(dòng)氬弧焊和埋弧焊機(jī)，高頻釬焊采用組合設(shè)備，整套埋弧自動(dòng)焊設(shè)備，用于低壓加熱器等容器類的殼體焊接，閥座堆焊和轉(zhuǎn)子軸頸堆焊。汽輪機(jī)制造的焊接機(jī)械化多采用變位器、操作架、焊接轉(zhuǎn)胎、自動(dòng)焊接組合設(shè)備等，并對(duì)某些焊接結(jié)構(gòu)成立專門工部或中心進(jìn)行封閉生產(chǎn)。根據(jù)過去的初步統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)汽輪機(jī)焊接生產(chǎn)焊條用量如表12：表1 不同機(jī)組焊條用量產(chǎn)品型號(hào)機(jī)組功率焊條用量（Kg）43100MW1154869200MW1535073300MW2491075600MW26954與此同時(shí)，隨著先進(jìn)的焊接工藝方法的應(yīng)用，生產(chǎn)中也逐漸使用高效、節(jié)能的焊接設(shè)備。同時(shí)，在汽輪機(jī)制造中采用特種焊接方法和工藝，具有更加明顯的優(yōu)越性和實(shí)用價(jià)值；各種型式的自動(dòng)和半自動(dòng)通用焊機(jī)和專用焊接設(shè)備提高了焊接生產(chǎn)的機(jī)械化程度，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度起到了積極作用。對(duì)焊接材料和焊接結(jié)構(gòu)的焊接工藝及時(shí)開展試驗(yàn)研究工作。焊接材料的研發(fā)，一直是焊接工作中的重要一環(huán)，通過對(duì)各種焊接材料的試驗(yàn)研究，不但及時(shí)的滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)焊接材料的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。多年來(lái)，在正確的決策下，廣大焊接工作者努力工作，使焊接技術(shù)逐步發(fā)展，適應(yīng)了汽輪機(jī)制造的需要，解決了生產(chǎn)中的技術(shù)問題，提高了焊接技術(shù)水平，使得汽輪機(jī)的發(fā)展有了技術(shù)保證。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn)的新材料、新工藝、新設(shè)備在生產(chǎn)中得到充分體現(xiàn)。與此同時(shí)，進(jìn)行了各種材料的焊接性和焊接工藝試驗(yàn)，在解決各種焊接材料的同時(shí)也制定了相應(yīng)的焊接工藝。更值得提到的是，電子束焊接在汽輪機(jī)制造上的成功應(yīng)用，汽輪機(jī)隔板、噴咀室、燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)匣、罩殼、軸承殼體等零件的焊接。對(duì)老機(jī)組各種毛坯件的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)說明焊接結(jié)構(gòu)所占比重，見表11。因?yàn)楹附釉O(shè)備是保證焊接質(zhì)量和降低焊接總成本不可忽略的因素之一。同時(shí)，對(duì)于以焊接為主導(dǎo)工藝和批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)件實(shí)行了專業(yè)化生產(chǎn)，已建成成套焊接設(shè)備、焊接生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)?？傊?，在領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持下，廣大的焊接工作者為焊接技術(shù)的發(fā)展付出了辛勤勞動(dòng)，貢獻(xiàn)了聰明才智，在研究開發(fā)新的焊接技術(shù)和實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和機(jī)械化方面取得豐碩成果，跟蹤世界焊接技術(shù)發(fā)展，再接再厲使汽輪機(jī)焊接技術(shù)更加先進(jìn)，躋身于世界先進(jìn)水平。焊接接頭是不可拆卸的，而其它三種連接方法是可拆卸接頭，而且均屬于機(jī)械連接方法。鉚接工藝分為：冷鉚、拉鉚和熱鉚。螺栓連接是用螺栓構(gòu)成可拆卸的固定連接。便于裝機(jī)和拆裝。 脹接脹接是利用管子和管板變形來(lái)達(dá)到緊固和密封的一種連接方法，在工作狀況下保證設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)不會(huì)從接頭泄漏。焊接連接形成的焊接接頭是焊接結(jié)構(gòu)的最基本要素。在汽輪機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中，根據(jù)產(chǎn)品需要，四種方法都合理采用，然而焊接連接的焊接結(jié)構(gòu)占有很大的比重。表13 汽輪機(jī)主要焊接結(jié)構(gòu)常用材料類別牌號(hào)主要用途（焊接結(jié)構(gòu)）焊接材料普通碳素鋼Q235－AQ235－B低壓缸、軸承箱、凝汽器輔機(jī)部套、殼體等E40E 4315E431E4316E501E5016優(yōu)質(zhì)碳素鋼1020隔板未到、汽缸支撐等H0ER49－1ER50－6壓力容器用鋼20g 22g軸承殼體、軸承箱、連通管等E430E431E4316H08MnA、ER50－620MnMo加熱器管板合金結(jié)構(gòu)鋼16MnR壓力容器用鋼（低加等）E501H08MnA、ER50－615CrMo汽封圈、隔板體等E5515－BER55－B215Cr1Mo隔板體等E6015－BER55－B2－Mn15Cr2Mo1隔板圍帶等E6015－BER62－B3不銹鋼1Cr11MoV動(dòng)、靜葉片、圍帶、閥桿、閥門E11MoVNi－151Cr12Mo動(dòng)、靜葉片E410－15 ER4101Cr11Cr13 動(dòng)、靜葉片、圍帶、拉筋等2Cr13動(dòng)、靜葉片、閥桿等鑄鋼ZG230－450汽缸、隔板、軸承箱等E431ER50－6ZG20CrMo汽缸、主氣閥、隔板等E5515－BER55－B2MnZG20CrMoV汽缸、主氣閥、蒸汽室、噴咀室等E5515－B2V、ER55－B2－MnVZG15Cr1MoA 汽缸、閥體、蒸汽室、噴咀室等E5515－BER55―B2―MnZG15Cr1Mo1VER55―B2―VNbZG15Cr2Mo1汽缸、主氣閥、再熱閥、噴咀室等。第2章 焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求 汽輪機(jī)焊接結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)是在高溫高壓工況下高速運(yùn)行的大型精密機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)制造的汽輪機(jī)除要高效、節(jié)能和堅(jiān)固外，還要便于維修和保養(yǎng)以達(dá)到長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行。在汽輪機(jī)的部件和構(gòu)件中有2/3以上全部或部分地采用焊接結(jié)構(gòu)。隔板是通流部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、批量大的焊接結(jié)構(gòu)。艦船用汽輪機(jī)的重型齒輪、減速器殼體及凝汽器的復(fù)合板襯里焊接、管板接頭焊接等為關(guān)鍵技術(shù)。各種焊接結(jié)構(gòu)的工作狀況不同，都對(duì)焊接質(zhì)量有著具體要求，只有各個(gè)結(jié)構(gòu)都能滿足技術(shù)要求，才能滿足汽輪機(jī)產(chǎn)品的總體要求。零、部件的構(gòu)造形式主要由它的工作性能和制造工藝所決定。，并可以根據(jù)要求使其具有耐磨、耐腐蝕和耐耐壓等性能。與此同時(shí)，必須指出的是焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和應(yīng)力及對(duì)應(yīng)力集中敏感的問題，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中必須十分重視和認(rèn)真對(duì)待，采取相應(yīng)技術(shù)措施，使其得到克服和解決。：結(jié)構(gòu)制造所消耗的原材料、能源、工時(shí)應(yīng)最少，使其綜合成本低。盡量采用簡(jiǎn)單、平直明快的構(gòu)造形式。：大型焊接結(jié)構(gòu)采用部件組裝的方式有利于組織與管理。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)部處理不僅可提高結(jié)構(gòu)使用的安全性，而且也可以簡(jiǎn)化制造工藝，節(jié)約用材和降低成本，取得更高的效益。例如低壓汽缸中的筋板、支撐等均應(yīng)給予充分考慮。第3章 焊接結(jié)構(gòu)的制造工藝規(guī)程 工藝規(guī)程的編制焊接結(jié)構(gòu)制造（簡(jiǎn)稱焊接生產(chǎn)）是從焊接生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作開始的，包括了結(jié)構(gòu)的工藝性審查、工藝方案和工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)、工藝評(píng)定、編制工藝文件和質(zhì)量檢驗(yàn)文件、原材料和輔助材料訂購(gòu)、裝配—焊接設(shè)備和裝備的準(zhǔn)備和驗(yàn)收。所謂工序就是指對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分加工過程。但工藝方案只規(guī)定產(chǎn)品制造中重大技術(shù)問題的解決方法和指導(dǎo)原則，要具體實(shí)施須編制工藝文件。對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)的首次生產(chǎn)，必須進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。用于控制和保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。工藝規(guī)程有各種文件形式，但須包括下列內(nèi)容：規(guī)定產(chǎn)品和零、部件制造工藝的具體過程，質(zhì)量要求和操作方法，指定加工設(shè)備和裝備，產(chǎn)品的材料、消耗定額，操作工人技術(shù)等級(jí)等。焊接結(jié)構(gòu)制造必須嚴(yán)格遵循焊接工藝規(guī)程。并且符合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。在多個(gè)工藝方案中，通過全面考慮，使其具有正確性、合理性、可行性和先進(jìn)性，核算對(duì)比，選擇經(jīng)濟(jì)上最合理的方案。 焊接工藝規(guī)程主要內(nèi)容焊接工藝規(guī)程是焊接結(jié)構(gòu)工藝規(guī)程中有關(guān)焊接生產(chǎn)的加工和實(shí)踐要求的細(xì)則文件，可保證由熟練焊工或操作工操作時(shí)質(zhì)量的再現(xiàn)性。，如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊條(絲)直徑、氣體流量等。第4章 焊接結(jié)構(gòu)的裝配工藝焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、選材、制造、檢驗(yàn)和使用都應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的要求。裝配是焊接前很重要的工序，裝配質(zhì)量和裝配順序直接影響到焊接工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而零件備料質(zhì)量不佳，則將直接影響裝配—焊接質(zhì)量。裝配—焊接工藝復(fù)雜而且種類繁多，必須根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模和裝配—焊接技術(shù)的發(fā)展選擇合適于生產(chǎn)的裝配—焊接工藝。確定位置和尺寸的依據(jù)叫基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)按定位原理分為主要定位基準(zhǔn)、導(dǎo)向定位基準(zhǔn)和止推定位基準(zhǔn)。生產(chǎn)中大量采用裝配夾具、焊接夾具和裝焊夾具。 在裝配過程中必須注意的要點(diǎn)如下：、部件才可投入裝配，裝配前必須對(duì)零、部件按圖樣和技術(shù)要求進(jìn)行檢查。 在制定裝配工藝時(shí)一定要明確規(guī)定公差尺寸，注明特殊要求并在生產(chǎn)中嚴(yán)格遵守，注意零件公差和由零件裝配成結(jié)構(gòu)的公差關(guān)系，嚴(yán)格檢查零件公差，盡量做到互換性，為選配作好準(zhǔn)備。—焊接夾具和機(jī)械化裝置，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并且有利于生產(chǎn)組織與管理。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中裝配方法是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生產(chǎn)性質(zhì)與類型進(jìn)行選擇的。所謂緊固就是借助外力將定位后的零件固定。常用的地樣裝配法，就是將結(jié)構(gòu)形狀按1：1的實(shí)際尺寸直接劃在裝配平臺(tái)上，然后根據(jù)零部件間接合線的位置進(jìn)行裝配。，對(duì)某些復(fù)雜結(jié)構(gòu)由單個(gè)零件組裝，然后焊接，再裝配，再焊接，即裝配焊接交替進(jìn)行，逐漸完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的制造。效率低，質(zhì)量不夠穩(wěn)定。批量生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少的結(jié)構(gòu)部件組裝法把結(jié)構(gòu)劃分成若干部件，每個(gè)部件單獨(dú)裝后焊好，再把各部件總裝焊成整個(gè)結(jié)構(gòu)。 裝配質(zhì)量檢驗(yàn) 裝配質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，所以產(chǎn)品總裝后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，以鑒定是否符合圖樣和技術(shù)要求。壓力容器等級(jí)原則劃分如下：低壓：≤P＜ 中壓：≤P＜10MPa高壓：10MPa≤P＜100MPa 超高壓：P≥100MPa按壓力容器殼體的結(jié)構(gòu)型式，可將容器分為整體式和組合式兩大類。容器的焊接工藝規(guī)程應(yīng)按圖樣技術(shù)要求和評(píng)定合格的焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行編制。壓力容器的無(wú)損探傷檢測(cè)應(yīng)由持有相應(yīng)方法的“鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)人員資格證”的人員擔(dān)任。壓力容器的強(qiáng)度應(yīng)滿足以上要求，不僅在供貨狀態(tài)，而且經(jīng)熱加工和多次熱處理(包括焊后熱處理)后，仍應(yīng)具有所要求的足夠高的強(qiáng)度。 高的耐蝕性：壓力容請(qǐng)問用鋼應(yīng)具有足夠的耐腐蝕性，以確保壓力容器用鋼的耐蝕性要求，以期做到既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理的選材。強(qiáng)度性能應(yīng)包括常溫、高溫短時(shí)和持久強(qiáng)度。 等耐蝕性：焊接接頭耐腐蝕性、抗氧化性等不低于母材規(guī)定的指標(biāo)。在焊接工藝規(guī)程具有明確規(guī)定。 容器的筒節(jié)成型可采用卷制或壓制。一般采用臥式組對(duì)法（軸線與地面平行），筒節(jié)放在滾輪架上，并使縱縫相互錯(cuò)開（距離大于3倍壁厚，且大于100mm），并正確安排管孔和人孔位置。封頭組對(duì)方法類似筒體?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)條件和需要進(jìn)行選擇。焊縫按《規(guī)程》中規(guī)定的A、B、C、D類具體要求進(jìn)行焊接和檢查。 預(yù)熱溫度和層間溫度必須按焊接工藝規(guī)定執(zhí)行。焊道件要有一定的疊加量。 按壓力容器制造規(guī)程規(guī)定的消除應(yīng)力處理的規(guī)定，或者根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件編制焊后熱處理規(guī)范，進(jìn)行熱處理后，使焊接接頭達(dá)到技術(shù)條件規(guī)定的力學(xué)性能和降低應(yīng)力的要求。第6章 汽輪機(jī)汽缸裝配焊接本章以主要的汽輪機(jī)焊接結(jié)構(gòu)為例，介紹結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和裝配—焊接工藝要點(diǎn)。汽缸是汽輪機(jī)中大型的主要部件，也是整個(gè)汽輪機(jī)裝配的基準(zhǔn)部件，在汽缸內(nèi)裝有內(nèi)缸、噴嘴室、隔板套、隔板、汽封等，汽缸外部與蒸汽室、排氣管、軸承以及基礎(chǔ)臺(tái)板相連接，由水平接合面將汽缸分為上、下兩半，由垂直接合面將汽缸分為前、中、后幾個(gè)部分。見圖61：，高壓缸一般都是采用鑄—焊結(jié)構(gòu)，為了使鑄鋼件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，鑄造方便和保證鑄造質(zhì)量，縮短周期，將高壓缸的蒸汽室，噴嘴室等部件與缸體分開單獨(dú)澆鑄，然后總裝焊接成一起。外缸都是合金鋼鑄件，均分為上、下兩半部。高壓缸、噴嘴室、蒸汽室和閥其本體大多用珠光體耐熱鑄鋼。對(duì)于CrMo和CrMoV高溫鑄鋼的焊接材料選擇，主要是根據(jù)母材的化學(xué)成份而不是常溫力學(xué)性能，為了保證焊接接頭的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性不低于母材，選擇焊接材料的合金元素與母材相當(dāng)或略高一些。裝配焊接：高壓缸上下半缸體、所有蒸汽室、噴嘴室、彎管、接管、法蘭等按圖樣焊前加工尺寸檢查合格后方可進(jìn)行裝配。裝配采用邊裝邊焊的方法。對(duì)于高壓缸鑄鋼件的焊接（包括定位點(diǎn)固和拉筋、支撐焊接），為防止裂紋產(chǎn)生，要求焊前預(yù)熱一般在250～350℃和在整個(gè)焊接過程中保持層間溫度在250～400℃。加強(qiáng)檢查防止裂紋、夾渣、和未熔合存在。由于整個(gè)高壓缸裝配焊接時(shí)間較長(zhǎng)，第一個(gè)部件的焊接至最后一個(gè)部件的焊接時(shí)間較長(zhǎng)，主焊縫焊后狀態(tài)停留時(shí)間過長(zhǎng)，在焊接應(yīng)力下容易產(chǎn)生裂紋等問題，因此要求對(duì)每個(gè)部件的主焊縫焊后進(jìn)行焊后去氫處理，防止在裝配過程中出現(xiàn)問題。200MW以下汽輪機(jī)采用單層結(jié)構(gòu)的排汽缸，而300MW和600MW汽輪機(jī)采用了雙層汽缸的結(jié)構(gòu)型式。低壓缸材料一般是20g、16MnR、Q235－A、Q235－B、ZG230－450等碳素鋼，其焊接性良好。 低壓缸焊接工藝制定的原則：按等強(qiáng)度原則選擇焊材，即熔敷金屬的強(qiáng)度與母材等強(qiáng)度，以保證汽缸的整體強(qiáng)度。—焊接順序：采用合理的先進(jìn)的裝配—焊接順序，即可以減少焊接應(yīng)力和變形，又便于施焊和檢驗(yàn)。 低壓缸裝配焊接低壓缸的裝配—焊接，在大型焊接平臺(tái)（板）上進(jìn)行，裝配—焊接一般采用先裝后焊的方式，裝配采取地樣裝配法，將構(gòu)件的形狀按1：1的實(shí)際尺寸直接繪制在平臺(tái)上。最適用低