超超临界汽轮机转子轴颈堆焊研究.docx

超超临界汽轮机转子轴颈堆焊研究
超超临界汽轮机转子轴颈堆焊研究
摘要：随着世界能源需求的不断增加，超超临界汽轮机作为一种高效、节能的动力装置，逐渐受到关注。然而，转子轴颈的焊接是超超临界汽轮机的一个难点问题，本文对超超临界汽轮机转子轴颈堆焊研究进行了深入探讨。
关键词：超超临界汽轮机；转子轴颈堆焊；焊接工艺；焊缝质量。
引言
超超临界汽轮机是指在超超临界条件下工作的汽轮机。它的最大特点就是在锅炉进口处的蒸发器中工作介质水的工作参数高达600℃、28MPa以上。与传统汽轮机相比，超超临界汽轮机在热效率和节能效果方面拥有显著优势。同时，由于其工作参数高度超越了传统汽轮机的极限，超超临界汽轮机的压力容器及压力元件的材料、结构、工艺等方面提出了更高的要求。
转子是超超临界汽轮机最重要的部件之一，其关系到整个汽轮机的正常运行，因此转子轴颈的机加工和焊接工艺要求更为严格。转子轴颈的堆焊技术对转子组装的工艺及质量影响很大，所以研究超超临界汽轮机转子轴颈的焊接技术问题对于提高汽轮机的性能及可靠性具有十分重要的意义。
一、超超临界汽轮机转子轴颈堆焊的主要工艺流程
超超临界汽轮机转子轴颈堆焊的主要工艺流程有四个步骤，分别是母材的预处理、堆焊预热、堆焊、后热处理。其中，最关键的是堆焊的过程，而堆焊的质量直接影响汽轮机的性能及可靠性。
1.母材预处理
母材的质量是焊接成功的前提条件。轴颈母材的发生裂纹、变形和过热都将导致焊接后的质量不好。因此，在热处理之前，必须采取以下预处理方法：
(1)切割：轴颈的原材料经过切割后，在去皮、去锈等时间，去掉表面的杂质、油污、锈层和不均匀因素。
(2)精细车削：由于轴颈是旋转的工作部件，须保证转子的运行平稳和工作效率。因此，轴颈的截面要求精确，必须进行精细车削。
(3)研磨：采用金刚石砂轮、漆底砂纸、砂带等进行研磨，以光洁度达到焊接的要求。
2.堆焊预热
焊接前的预热过程，是保证焊接后的质量的关键因素。在堆焊之前，将轴颈的母材和焊丝均匀预热到一个适宜的温度，可以使质量得到保障。堆焊预热一般要求温度控制在300℃以上，时间不少于1小时。同时，还需要细心调整预热热源的发热功率，保证整个轴颈的温度有一个均衡的分布，以保证焊接后的质量。
3.堆焊
堆焊是整个焊接过程中最重要的部分，它决定了整个焊接过程的质量和效果。堆焊的过程一定要注意以下几个问题：
(1)选锟：要选用质量好的焊丝和钨极。焊接时采用自动焊机进行焊接，可以确保焊丝、钨极的质量。
(2)气体保护：在整个焊接过程中，必须采用高纯度的惰性气体，如氩气等进行保护。
(3)堆焊过程的控制：堆焊的过程一定要尽量保证焊丝加热温度的均匀，同时考虑焊接转速、焊接过程中焊套和母材之间的接触强度和稳定性等。
4.后热处理
后热处理主要是对焊接后的材料进行回火、退火、冷却等处理，以消除焊接后的残余应力。后热处理的主要方法有三种：低温回火、高温回火和快速冷却等。热处理过程一定要确保焊缝的质量，以避免焊接的翘曲变形、裂纹等不良现象。
二、超超临界汽轮机转子轴颈堆焊质量的检测方法
超超临界汽轮机转子轴颈堆焊质量的检测方法通常有两种，分别是非破坏性检测和破坏性检测。
非破坏性检测：这种检测方法不破坏焊接件，只是采用适当的探测器，对焊缝的物理和化学特性进行检测。其主要方法有：紫外线探伤、射线探伤、超声波探伤、涡流探伤等。
破坏性检测：这种检测方法对焊接件产生破坏性，或为了获得更有形的检测数据，对焊接件进行分析和研究。其主要方法有：拉伸试验、冲击试验、压缩试验、硬度试验以及微观结构观察等。
三、超超临界汽轮机转子轴颈堆焊存在的问题及解决方法
超超临界汽轮机转子轴颈堆焊技术当前存在一些问题：
1.焊接接头区残余应力大，容易引起焊接变形以及裂纹的出现。
2.焊接质量不高，存在气孔、缺陷等问题。
3.焊接后的残余应力对轴颈整体性能有影响。
针对以上问题，可以采用以下方法进行解决：
1.选用合适的焊丝，同时控制热输入的大小，尽量避免产生大的残余应力。
2.采用优质的焊接设备和工具，在焊接前对母材进行全面的检测和表面处理，以确保焊接质量。
3.制定合适的焊接参数，对堆焊预热、堆焊过程在细节上加以控制，保证焊接后的残余应力的控制，从而提高轴颈的整体性能。
综合以上，超超临界汽车转子轴颈堆焊技术不断进步是超超临界汽车发展的必要保障，各种问题也应逐步得到解决。