离心压缩机叶轮焊接工艺研究.pdf

第27卷第2期开封大学学报Vol．27No．2
2013年6月JOUＲNALOFKAIFENGUNIVEＲSITYJun．2013

离心压缩机叶轮焊接工艺研究

魏兆中
(开封大学继续教育学院，河南开封475004)

摘要:空分设备中的离心压缩机叶轮，其工作时的圆周速度一般为6000～10000r/min，而动
平衡测试要求达到8000～13000r/min．叶轮的高速运转对叶轮的材质和焊接质量提出了很高的要
求．应从焊材选取、焊前处理、焊接工艺参数选择、焊后处理等方面进行改进，确保离心压缩机叶轮
的焊接质量满足高强度使用的要求．
关键词:离心压缩机;叶轮;焊接
中图分类号:TG457文献标识码:A文章编号:1008－343X(2013)02－95－02

前、后盘间距小，焊接难度大，焊后清理和检查困难;
1叶轮工作环境
(2)夹具制造成本高，同规格的夹具数量少，导致叶
离心式压缩机是通过叶轮对气体做功的，利用轮工期安排困难;(3)随着叶轮种类的增多，夹具占
离心升压作用和降速扩压作用来产生气体压力．一用的生产资金越来越大;(4)单纯使用刚性固定容
个离心式压缩机叶轮所能提高的压力是有限的，单易产生较大的焊后残余应力，为此，焊后必须对叶轮
级压比只能达到1.3～2.0．要想得到较高的气体压和夹具进行退火处理，但这样做，生产周期长，资金
力，最好的方法就是多级压缩．在叶轮尺寸固定的情占用量大［2］．
况下，每一级的压比与压缩机的转速成正比例关系．
所以，目前国内的离心式压缩机大都设置了较高的
转速．对叶轮强度的要求也随着转速的提高而逐步
提高［1］．
另外，离心式压缩机叶轮直径较小时，风量较
小，可采用较高的转速;而叶轮直径较大时，容量也

较大的压缩机，其转速可以低一些．例如，由开封空图1叶轮盘
分设备集团生产的3200m3/h空分设备中的离心式
压缩机，转速为8600r/min;1000m3/h空分设备中的
空气压缩机，转速为6000r/min．而在制作过程中对
叶轮进行的动平衡测试则要求达到
8000～13000r/min．

2叶轮制作现状

在传统的叶轮制造过程中，叶轮焊接变形导致
叶轮报废的现象经常出现．为此，人们进行了各种各
样的技术革新尝试．采用较多的方法是，先将叶轮后图2叶轮盖
盘与叶片(见图1)、前盘与叶片点焊成形(见图2)，
3叶轮焊接变形的种类及原因
用夹具进行刚性固定后再实施焊接(叶轮整体见图
3)．采用该方法，在现场操作中存在以下困难:(1)叶轮在焊接过程中会产生以下变形:(1)叶片

收稿日期:2013－02－28
作者简介:魏兆中(1969－)，男，河南省西平县人，工程师，硕士．研究方向:焊接工艺、焊接质量控制．
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与前、后盘的焊接形式为角焊缝，它容易带来角变5)将拼装后的叶轮固定到夹具上，按照相关要
形，角变形会造成叶片的偏斜，影响叶轮质量，甚至求，焊接叶片与前盘的角焊缝．焊接后，按照相关步
还会造成前盘与后盘偏心;(2)叶片与前、后盘的焊骤和要求进行退火处理，冷却后，拆除固定夹具，完
接变形有可能导致叶轮整体的波浪变形;(3)焊缝成叶轮整体焊接．
过分集中，焊后残余应力过大，会导致叶轮高速旋转6)将叶轮整体放入退火炉内，按照图4的退火
中的应力释放，产生新的应变，破坏原有的静态平工艺曲线实施退火．
衡，从而造成压缩机的运转振动和温度超标，严重时
会造成压缩机飞车．因此，在焊接工艺的制订上必须
控制好角变形，消除残余应力，杜绝波浪变形［3］．

图4叶轮焊后退火曲线图
(若采用硬化不锈钢材质，取，取)
T500℃±10℃t14．5h
图3叶轮整体
5效果验证
工艺措施的改进
4开封空分集团的四万空分设备和开封黄河空分
1)将焊接平台升温，到指定温度(台下面是集团的三万空分设备上6个直径1000mm左右的离
230℃的恒温加热系统)．心压缩机叶轮是采用新的焊接工艺制作的．动平衡
2)依据有关要求，将后盘与叶片进行点固．在测试后，对其变形量进行了测量，结果显示，叶片基
内圈下垫6mm厚的钢板，用模具调整好二者角度，本没有产生角变形，前、后盘也没有出现波浪变形．
预留2°～3°的预变形量，将后盘刚性固定到焊接平这些叶轮后来在制氧工地实际运行了2年以上，没
台上．在叶片上端用10mm厚的钢板(剪切成20mm有发现异常情况，这说明按照新的焊接工艺制作的
［］
宽的长条)点固一圈．叶轮，其质量完全满足设计要求4．
)焊接时，选择名技术水平相当的焊工同时
32参考文献:
施焊．焊接工艺参数相同，焊接速度相同．采用对称
分段的方法进行焊接．由于焊接带来的角变形的方［1］赵丽风，郭瑞民．H830型空压机叶轮开裂事故的分析与
向相对，角变形的大小基本一致，这样，角变形带来处理［J］．深冷技术，2001，