一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽轮机叶片加工领域，尤其是涉及一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机叶片水蚀是汽轮机叶片损伤的主要原因，叶片防水蚀能力的优劣直接关系到汽轮机机组的安全运行，通过激光将合金粉末熔覆在叶片进气边是最近发展起来的防水蚀技术。汽轮机叶片的防水蚀通常有感应或激光淬火，钎焊司太立合金片等方法，激光熔覆是最近发展起来的一种防水蚀技术，其特点是熔覆合金粉与基体冶金结合，激光熔覆的特点保证了较小的稀释率及对母材的热输入，防水蚀效果较好，叶片变形较小。
[0003]但用于激光熔覆的激光设备价格昂贵，并且电光转化效率较低，造成采用激光熔覆防水蚀技术的叶片成本较高，往往只应用与超超临界或核电机组的末级叶片，限制了应用范围。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其在保证防水蚀效果的同时，大大降低防水蚀成本，以解决现有技术中汽轮机叶片防水蚀处理中存在的上述问题。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其包括以下步骤:
[0007]1)将叶片通过夹具固定于冷金属过渡焊接设备上；
[0008]2)根据叶片类型及坡口形式调整焊枪位置，设定参数；
[0009]3)然后对熔覆坡口进行堆焊并供入保护气体，经多次搭接堆满熔覆坡口 ；堆焊焊丝为司太立6实心焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气体为98%氩气与2%二氧化碳混合气体；
[0010]4)拆下叶片，完成防水蚀处理。
[0011]特别地，所述叶片的类型包括带有叶冠结构的叶片及自由叶片的任一种。
[0012]特别地，所述坡口形式为沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，所述进气边侧面与叶片内弧型面垂直连接。
[0013]特别地，所述坡口由汽轮机叶片的进气边内弧面、坡口基准面、连接圆弧面、坡口圆弧面以及所述汽轮机叶片的进气边背弧面依次连接组成，其中所述坡口基准面与所述坡口圆弧面之间通过所述连接圆弧面平滑过渡连接。
[0014]特别地，所述叶片的类型为带有叶冠结构的叶片，所述焊枪位置对于带有叶冠结构的汽轮机叶片，焊枪需避开叶冠，与堆焊坡口呈50°?60°角，并与焊接方向垂直。
[0015]特别地，所述叶片的类型为不带叶冠的汽轮机叶片，焊枪与堆焊坡口和焊接方向垂直。
[0016]特别地，焊接参数为:保护气流量:20?30L/min;焊接电流:120?160A;焊接速度:7?10mm/s ；摆动长度为:1.5?2.5mm;摆动宽度为:5?8mm。
[0017]特别地，堆接过程中的摆动方式采用Z型、V型或三角形的任一种。
[0018]特别地，所述摆动宽度方向为防水蚀坡口切线方向。
[0019]特别地，所述多次搭接的方式为:根据坡口宽度不同背弧侧堆焊2?4道，搭接率50 %，背弧侧堆焊完成后，叶片旋转，堆焊进气边，进气边堆焊2层。
[0020]本发明的有益效果为，与现有技术相比所述汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法能够实现堆焊材料与母材冶金结合，并且防水蚀能力与激光熔覆防水蚀方法相当，但工艺成本大幅降低，有利于大规模推广应用。
【附图说明】
[0021]图1是本发明【具体实施方式】1提供的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法的带叶冠结构的汽轮机叶片堆焊示意图；
[0022]图2是本发明【具体实施方式】2提供的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法的不带叶冠结构的汽轮机叶片堆焊示意图；
[0023]图3是本发明汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法的堆焊搭接示意图。
[0024]图中:
[0025]1、汽轮机叶片;2、焊枪;3、母材;4、堆焊层。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0027]实施例一:
[0028]请参阅图1所示，图1是本发明【具体实施方式】1提供的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法的带叶冠结构的汽轮机叶片堆焊示意图。
[0029]—种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，本实施例中对一种27.5英寸汽轮机末级叶片进行熔化极气体保护焊堆焊强化，该汽轮机叶片1具有叶冠结构。采用福尼斯冷金属过渡焊接(CMT)焊机及ABB焊接机器系统进行堆焊。堆焊焊丝为司太立6实心焊丝，焊丝直径1.2_。保护气体为98%氩气与2% 二氧化碳混合气体。
[0030]堆焊过程为首先将叶片装夹至夹具，调整焊枪2位置至与坡口呈60°角，选择如下参数进行堆焊。
[0031 ]焊接模式:冷金属过渡焊接
[0032]保护气流量:20/min
[0033]焊接电流:120A
[0034]焊接速度:7mm/s
[0035]摆动长度为:1.5m
[0036]摆动宽度为:5mm
[0037]摆动方式:Z型
[0038]首先在背弧侧堆焊2道，背弧侧堆焊完成后，叶片旋转，堆焊进气边，进气边堆焊2层，道次搭接率50%左右，层间温度<300°C，即在母材3上形成堆焊层4。拆下叶片，完成防水蚀处理。
[0039]对叶片进行渗透检测、射线检测熔覆区域未出现裂纹、线性缺陷，以及大于0.5mm以上单个缺陷，满足汽轮机末级叶片防水蚀质量要求。堆焊层硬度大于400HV，满足防水蚀性能要求，与激光熔覆工艺相比成本下降50%以上。
[0040]实施例二:
[0041 ] 一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，本实施例中对一种30英寸汽轮机末级叶片进行熔化极气体保护焊堆焊强化，该汽轮机叶片1为自由叶片没有叶冠结构。采用福尼斯冷金属过渡焊接(CMT)焊机及ABB焊接机器系统进行堆焊。堆焊焊丝为司太立6实心焊丝，焊丝直径1.2mm。保护气体为98%氩气与2%二氧化碳混合气体。
[0042]堆焊过程为首先将叶片装夹至夹具，调整焊枪2位置至与坡口垂直，与堆焊方向成90°角，选择如下参数进行堆焊。
[0043]焊接模式:冷金属过渡焊接
[0044]保护气流量:30L/min
[0045]焊接电流:160A
[0046]焊接速度:10mm/s
[0047]摆动长度为:2.5mm
[0048]摆动宽度为:8mm
[0049]摆动方式:三角形
[0050]首先在背弧侧堆焊4道，背弧侧堆焊完成后，叶片旋转，堆焊进气边，进气边堆焊2层，道次搭接率50%左右，层间温度<300°C，即在母材3上形成堆焊层4。拆下叶片，完成防水蚀处理。
[0051]对叶片进行渗透检测、射线检测熔覆区域未出现裂纹、线性缺陷，以及大于0.5mm以上单个缺陷，满足汽轮机末级叶片防水蚀质量要求。堆焊层硬度大于400HV，满足防水蚀性能要求，与激光熔覆工艺相比成本下降50%以上。
[0052]以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，其包括以下步骤: 1)将叶片通过夹具固定于冷金属过渡焊接设备上； 2)根据叶片类型及坡口形式调整焊枪位置，设定参数； 3)然后对熔覆坡口进行堆焊并供入保护气体，经多次搭接堆满熔覆坡口；堆焊焊丝为司太立6实心焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气体为98 %氩气与2 % 二氧化碳混合气体； 4)拆下叶片，完成防水蚀处理。2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述坡口形式为沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，所述进气边侧面与叶片内弧型面垂直连接。3.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述坡口由汽轮机叶片的进气边内弧面、坡口基准面、连接圆弧面、坡口圆弧面以及所述汽轮机叶片的进气边背弧面依次连接组成，其中所述坡口基准面与所述坡口圆弧面之间通过所述连接圆弧面平滑过渡连接。4.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述叶片的类型为带有叶冠结构的叶片，所述焊枪位置对于带有叶冠结构的汽轮机叶片，焊枪需避开叶冠，与堆焊坡口呈50°?60°角，并与焊接方向垂直。5.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述叶片的类型为不带叶冠的汽轮机叶片，焊枪与堆焊坡口和焊接方向垂直。6.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，焊接参数为:保护气流量:20?30L/min;焊接电流:120?160A;焊接速度:7?10mm/S;摆动长度为:1.5?2.5mm;摆动宽度为:5?8mm。7.根据权利要求6所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，堆接过程中的摆动方式采用Z型、V型或三角形的任一种。8.根据权利要求6所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述摆动宽度方向为防水蚀坡口切线方向。9.根据权利要求1所述的汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其特征在于，所述多次搭接的方式为:根据坡口宽度不同背弧侧堆焊2?4道，搭接率50%，背弧侧堆焊完成后，叶片旋转，堆焊进气边，进气边堆焊2层。
【专利摘要】本发明公开了一种汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法，其包括以下步骤：1)将叶片通过夹具固定于冷金属过渡焊接设备上；2)根据叶片类型及坡口形式调整焊枪位置，设定参数；3)然后对熔覆坡口进行堆焊并供入保护气体，经多次搭接堆满熔覆坡口；堆焊焊丝为司太立6实心焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气体为98％氩气与2％二氧化碳混合气体；4)拆下叶片，完成防水蚀处理。上述汽轮机叶片熔化极气体保护焊防水蚀方法能够实现堆焊材料与母材冶金结合，并且防水蚀能力与激光熔覆防水蚀方法相当，但工艺成本大幅降低，有利于大规模推广应用。
【IPC分类】B23K9/173, B23K33/00, B23K9/04
【公开号】CN105478963
【申请号】CN201610015736
【发明人】张铁磊, 毛志刚, 史磊, 匡逸强, 冯垠旦
【申请人】无锡透平叶片有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月11日