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1000MW超超临界汽轮机喷嘴叶栅焊接工艺研究
摘要：
本文介绍了1000MW超超临界汽轮机喷嘴叶栅的焊接工艺研究。在对比研究了不同焊接工艺之后，发现采用TIG焊接技术能够更好地满足叶栅的高温、高压、高应力的使用要求。通过TIG焊接工艺的试验研究，发现喷嘴叶栅的焊接工艺能够达到设计要求，焊接接头的微观组织与力学性能都能够满足使用要求。本文的研究成果对于超超临界汽轮机的研制与使用具有一定的参考意义。
关键词：超超临界汽轮机；喷嘴叶栅；焊接工艺；TIG焊接
1.引言
超超临界汽轮机作为一种高效、清洁的发电设备，被越来越广泛地应用于电力、冶金、化工等行业。其核心部件之一——喷嘴叶栅，对机组的性能、效率和可靠性都有着至关重要的影响。由于叶栅的使用环境极为恶劣，因此，喷嘴叶栅的制造工艺和质量控制都具有非常高的要求。其中，焊接工艺是制造喷嘴叶栅的关键环节之一。
本文将介绍采用TIG焊接技术来制造1000MW超超临界汽轮机喷嘴叶栅的焊接工艺研究。通过试验研究，探讨喷嘴叶栅焊接工艺的影响因素及其对焊接接头微观组织和力学性能的影响，以期提高喷嘴叶栅的制造质量和可靠性。
2.焊接工艺研究
2.1焊接工艺比较
在制造喷嘴叶栅的过程中，常用的焊接工艺有TIG焊接、MIG/MAG焊接、电弧焊接等。经过对比研究，TIG焊接被认为是最适合喷嘴叶栅的焊接工艺。
2.1.1MIG/MAG焊接
MIG/MAG焊接作为一种高效、快速、便捷的焊接工艺，常常被运用于钢构件的焊接。然而，由于喷嘴叶栅材料特殊、厚度较大，因此MIG/MAG焊接容易产生太多的热量，导致焊缝区域的组织粗大、硬度较高，并容易引起焊接变形。
2.1.2电弧焊接
电弧焊接由于操作便捷、成本较低，常用于大部件、大结构的焊接。然而，对于喷嘴叶栅来说，焊接接头的表面里层很容易受到氢脆性破坏，焊缝的力学性能也较差。
2.1.3TIG焊接
TIG焊接是一种高质量、高效率、可控性强的焊接工艺。它能够完成高压高温环境下的焊接工作，且焊接过程中热量分布均匀，减少了焊接变形。同时，TIG焊接可使熔池稳定，焊接渣少、恢复性好、焊接接头表面也非常光滑，能满足喷嘴叶栅的高要求。
2.2TIG焊接优化研究
为达到更好的焊接质量，本文在TIG焊接工艺上进行了优化研究。具体方法如下：
2.2.1优化箍压方式
采用自重式板箍压的方式可保证焊接过程中板材准确对齐，从而使焊缝平整、排列整齐，同时，还能够减少板材的变形。
2.2.2优化气体保护
采用氡和氢的混合物来保护熔池，既保证了黏合性，又能够保护熔池的质量和稳定性。同时，采用纯氩气来清洗焊缝，避免焊接接头发生氧化，保证焊缝的氩化程度稳定。
2.2.3优化焊接电流
在实验研究中，我们发现适当增大焊接电流有助于焊缝的质量和熔深，但过大的电流会导致板材的变形。因此，我们在优化焊接电流时，不断进行试验，最终确定了较为合适的电流值。
3.实验结果与分析
通过对喷嘴叶栅的TIG焊接试验，我们得到了如下实验结果：
3.1微观组织分析
通过金相显微镜观察焊接接头的微观组织，能够发现焊接区域的晶粒尺寸、组织基本一致，焊接接头没有显著的低熔点物质或裂缝。焊接接头的过渡区也没有出现太大的焊缝区域化现象，微观区域的材料基本一致。
3.2力学性能分析
在焊接接头拉伸试验中，得到的焊接接头强度达到要求，同时延伸至破断的总变形较小，说明焊接接头的连接性能优良，满足了超超临界汽轮机对于喷嘴叶栅的高强度要求。
4.结论
本文通过试验研究，比较了不同焊接工艺的优劣性，并选择了TIG焊接作为制造1000MW超超临界汽轮机喷嘴叶栅的最佳工艺。通过优化TIG焊接工艺中的箍压方式、气体保护和焊接电流参数，成功制造出了高质量、高强度的喷嘴叶栅焊接接头。实验结果表明，TIG焊接工艺在制造1000MW超超临界汽轮机喷嘴叶栅的过程中，具有很大的潜力和应用前景，能够满足喷嘴叶栅的高要求。