電站設(shè)備大型轉(zhuǎn)子焊接制造技術(shù)

前言

電站設(shè)備作為現(xiàn)代工業(yè)重要裝備之一，其發(fā)展水平直接影響到國民經(jīng)濟建設(shè)的增長；同樣，作為電站設(shè)備的制造技術(shù)，其先進性反映了一個國家在大型裝備上的制造水平。作為基礎(chǔ)制造技術(shù)之一的焊接技術(shù)，在電站設(shè)備制造中具有十分重要的地位。由于新型電站設(shè)備不斷發(fā)展的需要，作為汽輪機和燃氣輪機的“心臟”部件——大型轉(zhuǎn)子，采用焊接結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子替代傳統(tǒng)的整鍛結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，具有許多無可比擬的優(yōu)越性，因為它不僅解決了優(yōu)質(zhì)大型鍛件的供貨困難問題，更重要的是對大型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來了技術(shù)上革命性的先進理念。因此在20世紀五六十年代，發(fā)達工業(yè)國家已十分注重和應(yīng)用焊接結(jié)構(gòu)的大型轉(zhuǎn)子。由于大型轉(zhuǎn)子是運行在高速度、高負荷的條件下，它的動載高應(yīng)力工況，對轉(zhuǎn)子運行安全性的保證提出了極其苛刻的要求。因此掌握和應(yīng)用大型轉(zhuǎn)子的焊接技術(shù)，需要開展大量科學(xué)研究工作，在具備了充分的技術(shù)可靠性的前提下，才能應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)子的焊接。根據(jù)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，1962年至1964年期間，在中央機械部門的具體安排下，由上海汽輪機廠、清華大學(xué)、哈爾濱焊接研究所、中國科學(xué)院金屬研究所、上海汽輪機鍋爐研究所等單位，組成“工廠、高等學(xué)院、研究所”三結(jié)合的攻關(guān)隊伍，對大型轉(zhuǎn)子的焊接課題進行了大量試驗研究工作。歷時三年多的工作，包括對轉(zhuǎn)子所用材料的焊接性能研究、專用焊接材料研制、大型轉(zhuǎn)子焊接應(yīng)力和變形的監(jiān)測與控制以及大量配套工藝與專用設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用等，為實現(xiàn)和保證大型轉(zhuǎn)子的焊接制造提供了科學(xué)依據(jù)和手段。在大量科學(xué)研究工作的基礎(chǔ)上，焊出的驗證件和模擬焊接轉(zhuǎn)子，均驗證了研究結(jié)果的可行性和可靠性，進而成功地完成了國內(nèi)第一根大型轉(zhuǎn)子的焊接制造。此轉(zhuǎn)子已應(yīng)用于6Mw燃氣輪機組的壓氣機，在長期滿負荷運行條件下，焊接轉(zhuǎn)子一直正常運轉(zhuǎn)，由此確定了大型轉(zhuǎn)子的焊接技術(shù)在我國大型電站設(shè)備制造中應(yīng)用的地位。現(xiàn)將研究成果匯編成書。盡管目前在轉(zhuǎn)子的焊接方法及相關(guān)技術(shù)上已作了許多改進和提高，但該研制成果在方法的科學(xué)性、試驗的周密性和技術(shù)的嚴謹性等方面，都具有重要的借鑒意義，也為相同或相關(guān)領(lǐng)域的焊接制造提供了參考。限于編寫者水平，不妥之處尚祈讀者指正，在此致謝！

內(nèi)容概要

　　《電站設(shè)備大型轉(zhuǎn)子焊接制造技術(shù)》記錄了我國老一輩焊接工作者在面對一個全新的大型項日時，分析問題、解決問題的全過程。從結(jié)構(gòu)材料的焊接性試驗、焊接材料的選擇、焊接工藝的確定、焊接變形的控制、焊接接頭無損榆測，直到產(chǎn)品轉(zhuǎn)子的最終焊接生產(chǎn)，每一步試驗方法和試驗結(jié)果分析都介紹得很細致，對今天焊接技術(shù)的自主創(chuàng)新有很大的借鑒意義?！　　峨娬驹O(shè)備大型轉(zhuǎn)子焊接制造技術(shù)》可供從事焊接生產(chǎn)的科研和技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

序序二前言第1章 焊接轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu).材料及工藝特點1.1 焊接轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu).材料和對焊接力學(xué)性能的要求1.1.1 6MW燃氣輪機機組壓氣機焊接轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)1.1.2 焊接轉(zhuǎn)子的工作條件.材料及技術(shù)要求1.2 裝焊工藝及焊縫坡口形式1.2.1 裝焊方案的確定1.2.2 焊接方法的選擇1.2.3 坡口結(jié)構(gòu)的設(shè)計1.3 焊接轉(zhuǎn)子生產(chǎn)工藝設(shè)計第2章 低合金鉻鉬釩鋼焊接試驗2.1 低合金鉻鉬釩鋼焊條電弧焊試驗2.1.1 焊接性試驗2.1.2 焊條電弧焊材料試驗2.1.3 補充試驗2.1.4 驗證件焊條電弧焊部分力學(xué)性能試驗2.1.5 試驗研究的結(jié)論2.2 低合金鉻鉬釩鋼埋弧焊試驗2.2.1 焊接材料的選擇2.2.2 材料的抗裂性試驗以及焊接規(guī)范和預(yù)熱溫度的確定2.2.3 焊縫組織及力學(xué)性能2.2.4 多層焊縫各區(qū)域的性能以及焊接工藝的進一步改善2.2.5 多層焊接接頭母材熱影響區(qū)的性能2.2.6 埋弧焊的生產(chǎn)性試驗——驗證件焊接試驗2.2.7 埋弧焊實驗研究的結(jié)論第3章 工頻感應(yīng)加熱在大型拼焊轉(zhuǎn)子焊接中的應(yīng)用3.1 概述3.2 加熱裝置設(shè)計3.3 加熱試驗3.3.1 試驗條件和方法3.3.2 試驗結(jié)果3.4 小結(jié)第4章 裝配工藝試驗4.1 控制變形方案的選擇4.L1控制轉(zhuǎn)子撓度的基本原則4.1.2 焊接變形(撓曲變形)控制方案及其工藝方案的分析和比較4.1.3 變形試驗計劃的安排4.2 變形測量方法的選擇及其精度分析4.2.1 測量目的.測量內(nèi)容和測量方法4.2.2 百分表動態(tài)測量法4.2.3 橫向收縮測量法4.3 變形試驗的裝配焊接工藝4.3.1 立式裝配4.3.2 預(yù)熱4.3.3 焊接4.3.4 中間熱處理4.3.5 回火熱處理4.3.6 變形測量過程4.4 試驗結(jié)果及其討論4.4.1 焊前裝配及其精度4.4.2 焊接工藝與變形4.4.3 焊后熱處理及變形4.4.4 控制變形方案的可靠性及其優(yōu)越性4.5 小結(jié)第5章 超聲波檢測試驗5.1 轉(zhuǎn)子焊縫超聲波檢測方法的制定5.2 焊接試驗研究和焊工培訓(xùn)過程中的檢測5.3 轉(zhuǎn)子焊接驗證件焊縫的檢測5.4 小結(jié)第6章 轉(zhuǎn)子焊接生產(chǎn)準備6.1 焊接轉(zhuǎn)子所需設(shè)備6.1.1 轉(zhuǎn)子焊接立轉(zhuǎn)臺6.1.2 橫轉(zhuǎn)臺6.1.3 焊條和埋弧焊焊劑烘焙設(shè)備6.1.4 清銹盤絲機6.1.5 焊機6.1.6 感應(yīng)加熱設(shè)備6.1.7 敷設(shè)電路.水路和氣路6.2 焊接轉(zhuǎn)子需用的儀表及量測工具6.2.1 儀表6.2.2 測量工具(焊縫橫向收縮測量專用工具)6.2.3 溫度量測設(shè)備6.3 焊接設(shè)備的合理改進6.3.1 遙控電壓控制器6.3.2 自動控制邊距信號6.3.3 電梯自動送焊劑裝置6.3.4 電動焊劑過篩設(shè)備6.3.5 埋弧焊焊接時間指示計6.3.6 焊劑用量控制器6.3.7 焊劑儲存量指示信號裝置6.3.8 水冷測溫聯(lián)接鉗6.3.9 埋弧焊焊前接觸良好鑒別裝置第7章 產(chǎn)品轉(zhuǎn)子焊接及結(jié)果7.1 轉(zhuǎn)子的裝配與焊接7.2 熱處理及質(zhì)量檢查第8章 轉(zhuǎn)子焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展8.1 大型電站的發(fā)展現(xiàn)狀及其對轉(zhuǎn)子的技術(shù)要求8.1.1 火電汽輪機8.1.2 核電汽輪機8.2 轉(zhuǎn)子焊接關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展動向8.2.1 美國GE電氣公司的轉(zhuǎn)子焊接技術(shù)8.2.2 德國西門子的轉(zhuǎn)子焊接技術(shù)8.2.3 日本各電站裝備制造公司的轉(zhuǎn)子焊接技術(shù)8.2.4 轉(zhuǎn)子焊接新技術(shù)在我國的新進展參考文獻編后記

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 焊接轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、材料及工藝特點1.1 焊接轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、材料和對焊接力學(xué)性能的要求轉(zhuǎn)子是汽輪機機組和燃氣輪機機組的重要部件，由于在高轉(zhuǎn)速下工作，因此對它的結(jié)構(gòu)和強度提出了嚴格的要求。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式有很多，但在現(xiàn)代的汽輪機制造中，焊接結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子已經(jīng)成為最為理想的結(jié)構(gòu)。焊接轉(zhuǎn)子與整鍛轉(zhuǎn)子相比有以下優(yōu)點：1）可利用較小的鍛件，易于鍛造，易于保證內(nèi)在質(zhì)量。2）內(nèi)部可形成空腔，重量可減輕，相應(yīng)地減少了起動電動機的容量，提高了臨界轉(zhuǎn)速。3）由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成空腔，減薄了壁厚，使內(nèi)外溫度差減小，熱應(yīng)力?。ㄓ绕湓谄饎訒r）。4）組成轉(zhuǎn)子的每一小段，易于進行完善的熱處理，也易于沿整個截面進行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷時，更換容易，造成的損失也較小。5）可以避免整鍛轉(zhuǎn)子在溫度作用下由于鑄錠在成分、組織及其性能方面的不均勻而引起的變形。6）使轉(zhuǎn)子的各部分有可能采用不同的材料，以滿足不同工作位置對性能的不同要求，合理的使用合金鋼材。由于以上這些優(yōu)點，汽輪機轉(zhuǎn)子，特別是大型汽輪機的低壓轉(zhuǎn)子、燃氣輪機和壓氣機轉(zhuǎn)子大量采用焊接結(jié)構(gòu)。

后記

在這本書中，記下了我國機電制造發(fā)展歷史中的珍貴一頁，記下了新中國焊接工作者們奮發(fā)圖強、艱苦攻關(guān)中所表現(xiàn)的集體智慧和創(chuàng)造性的實踐，記下了把工作作為榮譽、責任與奉獻的一個時代的精神。我們以書的方式向當年參加轉(zhuǎn)子焊接攻關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)干部、科技人員和工人師傅們致敬，他們的名字已與這光榮的業(yè)績、與這光榮的集體一同銘記在焊接加工技術(shù)發(fā)展的歷史上。大型拼焊轉(zhuǎn)子攻關(guān)項目各單位領(lǐng)導(dǎo)：上海汽輪機廠叢勉、喇華琨；清華大學(xué)潘際鑾、陳丙森；哈爾濱焊接研究所徐子才；中科院沈陽金屬研究所斯重遙；機械科學(xué)研究院孫魯。攻關(guān)項目主要參加人員：上海汽輪機廠陶祖潛、陳富根、朱鎮(zhèn)林；清華大學(xué)蘇毅、羅志昌、洪忠許、胡百僖、吳志強、鹿安理；哈爾濱焊接研究所李潤民、章應(yīng)霖、樂雅娣、邵耀永；中科院沈陽金屬研究所鄭恩貴、傅少亭、孫亮珠；汽輪機鍋爐研究所何道發(fā)、葉樟根等。我國第一根轉(zhuǎn)子焊接的成功已有近半個世紀。從對轉(zhuǎn)子的現(xiàn)代制造角度，焊接轉(zhuǎn)子已成為一個典型的從材料、設(shè)計、制造工藝和質(zhì)量管理的系統(tǒng)工程，具有顯著的跨學(xué)科、跨行業(yè)領(lǐng)域的特征，實現(xiàn)大型核電汽輪機設(shè)計和制造國產(chǎn)化，是落實科學(xué)發(fā)展觀和自主創(chuàng)新的必然要求。這就需要依靠政府的行政力量和決心，形成符合本國國情、具有本國特點的制造技術(shù)創(chuàng)新之路。2008年12月，“百萬級核電低壓焊接轉(zhuǎn)子焊接工藝優(yōu)化研究與接頭性能分析”項目正式啟動，這是我國依靠自身技術(shù)力量研制生產(chǎn)百萬級核電低壓焊接轉(zhuǎn)子攻關(guān)任務(wù)中的重要組成部分。中國科學(xué)院潘際鑾院士擔任了國產(chǎn)大型核電低壓焊接轉(zhuǎn)子攻關(guān)任務(wù)的首席科學(xué)家。潘際鑾院士在本書終稿時對我國繼續(xù)自主研發(fā)制造焊接轉(zhuǎn)子深情寄語：“在本書的研討和出版的近一年時間里，我們同時也在孕育和構(gòu)建一個新的信念，即從國家、企業(yè)、高校及研究單位等多個層面上在思考和促進我國大型電站轉(zhuǎn)子的自主制造及其焊接技術(shù)的創(chuàng)新，以期推動大型電站裝備領(lǐng)域的‘中國制造’向‘中國創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變，開拓符合中國國情的現(xiàn)代電站工業(yè)發(fā)展之路”。本書新的篇章已經(jīng)展開，這光明的事業(yè)必將繼續(xù)前進。本書前7章的內(nèi)容以1964年9月完成的“大型拼焊轉(zhuǎn)子焊接試驗及生產(chǎn)總結(jié)”為依據(jù)，北京工業(yè)大學(xué)宋永倫為本書的正式出版，對該總結(jié)作了文字整理和修訂，并增寫了第8章。

編輯推薦

《電站設(shè)備大型轉(zhuǎn)子焊接制造技術(shù)》講述了：電站設(shè)備作為現(xiàn)代工業(yè)重要裝備之一，其發(fā)展水平直接影響到國民經(jīng)濟建設(shè)的增長；同樣，作為電站設(shè)備的制造技術(shù)，其先進性反映了一個國家在大型裝備上的制造水平。作為基礎(chǔ)制造技術(shù)之一的焊接技術(shù)，在電站設(shè)備制造中具有十分重要的地位。

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