一种焊接坡口和隔板结构的制作方法

本实用新型涉及汽轮机隔板领域，具体而言，涉及一种焊接坡口和隔板结构。

背景技术：

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。其主要用作发电用的原动机。焊接隔板作为汽轮机的核心部件主要作用是固定各级叶片，使汽流按规定的方向流入叶片做功，实现热能向动能的转换。隔板焊接坡口设计的合理性直接影响到焊接质量，进而影响汽轮机的效率。

现有技术中，隔板焊接方法有手工焊、气体保护焊、埋弧焊等。但现有焊接中，会出现焊材消耗大、焊接残余应力和残余变形很大的问题，影响了隔板焊接的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供了一种焊接坡口，其通过第一直边和第三直边的夹角以及圆角边直径的控制，在保证能够顺利加工的同时，减少了对焊材的损耗，加快了加工速度，且焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量。

本实用新型的第二个目的在于，提供了一种隔板结构，隔板结构中第一接头和第二接头通过焊接坡口与隔板内外环以及内外围带连接，其焊接质量好，保证了隔板结构的正常运行。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种焊接坡口，其包括敞开端和依次连接的第一直边、圆角边、第二直边和第三直边；第二直边与第三直边相互垂直；敞开端位于第一直边和第三直边之间远离第二直边的一侧；第一直边相对于第三直边在靠近第二直边的方向上夹角不大于15°；圆角边半径不大于8mm。

该焊接坡口在保证能够顺利加工的同时，减少了对焊材的损耗，加快了加工速度，且焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量。

本实用新型的一种实施例中：

第一直边相对于第三直边在靠近第二直边的方向上夹角为3°。

本实用新型的一种实施例中：

圆角边半径为3mm。

一种隔板结构，其包括第一接头和第二接头以及沿第一预设方向依次设置的隔板外环、外围带、内围带和隔板内环；隔板内环和隔板外环上分别开设有上述的一种焊接坡口；第一接头通过焊接坡口与隔板外环和外围带焊接连接；第二接头通过焊接坡口与内围带和隔板内环焊接连接。

该隔板结构焊接质量好，保证了隔板结构的正常运行。

本实用新型的一种实施例中：

隔板外环远离第一接头的一侧开设有焊接坡口；隔板内环远离第二接头的一侧开设有焊接坡口；隔板外环和隔板内环上相邻焊接坡口分别通过焊缝区连接。

本实用新型的一种实施例中：

隔板结构还包括焊接挡板；焊接挡板设于外围带和内围带之间，并固定连接于外围带和内围带相对的一侧。

本实用新型的一种实施例中：

焊接挡板由若干子挡板组成；相邻子挡板通过拼焊连接。

本实用新型的一种实施例中：

隔板结构还包括挡圈；挡圈沿深度方向设置在焊接坡口中。

本实用新型的一种实施例中：

焊接连接方式为熔化极惰性气体保护焊。

本实用新型的技术方案至少具备以下有益效果：

本实用新型提供了一种焊接坡口，其通过第一直边和第三直边的夹角以及圆角边直径的控制，在保证能够顺利加工的同时，减少了对焊材的损耗，加快了加工速度，且焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量。

本实用新型还提供了一种隔板结构，隔板结构中第一接头和第二接头通过焊接坡口与隔板内外环以及内外围带连接，其焊接质量好，对汽道进行保护，保证了隔板结构的正常运行且具备较高的焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1中焊接坡口的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中隔板结构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中子挡板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3中隔板结构的局部示意图。

图中：100-焊接坡口；110-敞开端；120-第一直边；130-圆角边； 140-第二直边；150-第三直边；200-隔板结构；210-第一接头；220-第二接头；230-隔板外环；240-外围带；250-内围带；260-隔板内环；270- 汽道；280-焊接挡板；281-子挡板；283-通孔；300-隔板结构；310-挡圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。其主要用作发电用的原动机。焊接隔板作为汽轮机的核心部件主要作用是固定各级叶片，使汽流按规定的方向流入叶片做功，实现热能向动能的转换。隔板焊接坡口设计的合理性直接影响到焊接质量，进而影响汽轮机的效率。

现有技术中，隔板焊接方法有手工焊、气体保护焊、埋弧焊等。但现有焊接中，会出现焊材消耗大、焊接残余应力和残余变形很大的问题，影响了隔板焊接的效果。

针对现有技术中存在的不足，提供了以下具体实施方式：

实施例1

参考图1，图中为本实施例提供的一种焊接坡口100，其包括敞开端110和依次连接的第一直边120、圆角边130、第二直边140和第三直边150。

第二直边140与第三直边150相互垂直，敞开端110位于第一直边120和第三直边150之间远离第二直边140的一侧。在对该焊接坡口100进行加工时，由敞开端110伸入焊接设备对相邻结构进行焊接。

第一直边120相对于第三直边150在靠近第二直边140方向上夹角不大于15°。由于该夹角对焊接结构性能影响较大，当夹角增大时需要焊接的焊道较多，且焊缝需要填充的面积较大，耗费了大量焊材的同时，由于高温焊接对相邻结构带来的焊接残余应力很大，并且加工结束后留有较大的残余变形，影响了整个加工的质量。故为了提高焊接质量并减少焊材的消耗，在本实施例中，发明人通过多次试验，选取将第一直边120相对于第三直边150在靠近第二直边140方向上的夹角为3°。当该夹角为3°时，在保证能够顺利加工的同时，减少了对焊材的损耗，并且加快了加工速度。由于夹角较小，在加工时带来的焊接残余应力减小，加工完成后的残余变形小。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，上述第一直边120相对于第三直边150在靠近第二直边140方向上的夹角还可以是15°，8°或5°，其相对于现有焊接坡口100结构均有更好的加工质量。

圆角边130半径不大于8mm，该圆角边130的半径同样对焊接加工影响较大，当圆角半径增大时，焊接后具备较大的残余应力。故在本实施例中，选择圆角边130半径为3mm。发明人同样通过实验证实，当圆角边130半径为3mm时能够在保证不增加加工难度的同时，保证较好的加工性能。需要时说明的是，在其他具体实施方式中，根据实际使用需要，圆角半径还可以是8mm或5mm。相对于现有焊接坡口100结构均有更好的加工质量。

针对该焊接坡口100结构，在使用中采用窄间隙深坡口熔化极惰性气体保护焊，即利用窄间隙深坡口MIG自动焊设备焊接。通过该方式解决了手工堆焊以及焊缝深而窄难以保证焊接质量的问题。配合上述夹角和圆弧边的结构保证了加工效果。需要说明的是，在其他具体实施方式中，根据具体实施方式，该焊接坡口100还可以采用埋弧焊。

本实施例中的一种焊接坡口100，其在保证能够顺利加工的同时，减少了对焊材的损耗，加快了加工速度，且焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量。

实施例2

参考图2，图中为本实施例提供的一种隔板结构200，其包括第一接头210和第二接头220以及沿第一预设方向依次设置的隔板外环 230、外围带240、内围带250和隔板内环260。

隔板内环260和隔板外环230上分别开设有实施例1中的一种焊接坡口100。第一接头210通过焊接坡口100与隔板外环230和外围带240焊接连接。第二接头220通过焊接坡口100与内围带250和隔板内环260焊接连接。

根据工艺需要，在本实施例中，焊接隔板远离第一接头210的一侧开设有焊接坡口100，隔板内环260远离第二接头220的一侧开设有焊接坡口100。隔板外环230和隔板内环260上，相邻焊接坡口100 通过焊缝区连接。

在本实施例中，焊接坡口100采用窄间隙深坡口的焊接方法，该方法通过焊丝摆动功能，可以完全实现熔融坡口两壁面，即使是厚板也可实现一层一焊道的焊接施工。在焊接过程中采用能伸入窄间隙坡口的水冷导电嘴和输送保护气体的专用焊枪。在喷嘴的两边有两个保护气孔，在坡口焊接时保护气体从通气孔中喷出，通过坡口侧壁引入焊接区进行保护，保证每层焊道的气体保护效果。

进一步的，从装焊工艺优化方面考虑，采用半圆装焊，对本实施例中隔板结构200的中分面位置的主焊缝采用引弧和收弧板的方式，与整圆装配方式相比，可以避免对中分面位置的主焊缝采用手工堆焊以及焊缝深而窄难以保证焊接质量的问题。焊接材料采用3.2mm的 ER55-B2-MnV的盘状焊丝。需要说明的是，在其他具体实施中，根据实际使用需要，还可以是其他焊接工艺。

汽道270位于内围带250和外围带240之间，在焊接过程中，由于焊接坡口100离隔板结构200中汽道270较近，焊接中产生的焊渣容易落入汽道270，不但焊渣难以清理且容易对汽道270中静叶造成破坏。故隔板结构200还包括焊接挡板280，该焊接挡板280设于外围带240与内围带250之间，并固定连接与外围带240和内围带250 相对的一侧。通过该焊接挡板280的设置，将焊接中产生的焊渣阻隔与汽道270外，保护焊接结束后该隔板结构200的正常运行。

在本实施例中，焊接挡板280由图3中所示的若干子挡板281组成。子挡板281通常具备扇形外轮廓，材料选用Q235-A。在使用中，若干子挡板281之间拼焊连接，止挡板与隔板内围带250和外围带240 点焊，以此将汽道270包围起来，减少焊接过程中焊渣落入汽道270。

进一步的，在子挡板281上开设有通孔283，在本实施例中通孔 283为椭圆孔。该通孔283用于清理焊接过程中可能落入汽道270中的少量焊渣。同时利用该通孔283对焊接过程中汽道270进行降温，减少残余应力和焊接变形。需要说明的是，在其他具体实施方式中，根据实际使用情况，可以不开设上述通孔283，此外焊接挡板280的结构还可以变化。

本实施例中的一种隔板结构200是这样加工的：

首先在外围带240和内围带250之间焊接上述焊接隔板，避免焊渣落入汽道270。然后利用窄间隙深坡口的焊接方法对焊接坡口100 进行焊接，使第一接头210通过焊接坡口100与隔板外环230和外围带240焊接连接，第二接头220通过焊接坡口100与内围带250和隔板内环260焊接连接。

该隔板结构200利用焊接坡口100使焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量，并且对汽道270进行保护，保证了隔板结构200的正常运行。

实施例3

参考图4，图4为本实施例提供的一种隔板结构300，与实施例2 相似，其包括第一接头210和第二接头220以及沿第一预设方向依次设置的隔板外环230、外围带240、内围带250和隔板内环260。隔板内环260和隔板外环230上分别开设有实施例1中的一种焊接坡口100。第一接头210通过焊接坡口100与隔板外环230和外围带240焊接连接。第二接头220通过焊接坡口100与内围带250和隔板内环260焊接连接。

与实施例1不同之处在于：

本实施例中，针对板体较厚的隔板结构300，在隔板结构300中还包括挡圈310。挡圈310沿深度方向设置在焊接坡口100中，通常挡圈310结构直径为10mm，材料为Q235-A，长度根据隔板实际情况而定。

设于焊接坡口100中的挡圈310结构使焊接坡口100在焊接加工中不需要对焊接坡口100全部进行焊接，通过该挡圈310的设置可以减少焊接工作量、缩短焊接时间并且提高焊接效率。

本实施例中的一种隔板结构300利用焊接坡口100使焊接残余应力和残余变形小，保证了焊接质量，并且具备较高的焊接效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。