专利名称：大型水轮机主轴制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大型水轮机主轴的制造工艺方法。
背景技术：
目前，我国的大型水轮机主轴都是采用锻焊结构的主轴。即轴身、法兰单独锻造，
轴身部份是采用锻造结构，经过粗加工后，通过焊接完成水轮机主轴毛坯件的制造。在水轮
机制造厂通过机械加工，达到符合设计图纸尺寸及公差要求的水轮机主轴成品。主轴轴身
部份采用锻造结构是现在主轴锻件制造厂采用的常规制造方法。这种制造方法的不足之处
是成本高、生产周期长。而且能够提供大型锻件的制造厂生产能力有限，当不能满足交货期
要求时，将导致水轮机制造厂不能及时向用户提供产品。 发明的内容 本发明的目的是提供一种简洁，生产效率高；制造成本低的大型水轮机主轴制造 工艺。本发明的技术方案是一种大型水轮机主轴制造工艺，其特征是轴身长度方向分成 两节，每节轴身分成两瓣使用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，，在 压形前对钢板进行一次消除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板毛坯料留有足够的成形 余量，单边余量为350 400mm ;单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣筒体拼焊成一节轴 身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊；焊接后，对单节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火 前，在轴身的内圆处加装拉筋；对单节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的 焊接坡口，拼装两节轴身，两节轴身之间采用先进的窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接 后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰1、法兰II之间的焊 接坡口，轴身与法兰之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应 力热处理，对主轴进行质量检查对焊缝按要求进行UT、 MT探伤检查，对主轴尺寸进行检查 完成主轴的最终加工。本发明的有益技术效果为锻件轴身的价格6. 5万元/吨，钢板巻制 轴身的价格4万元/吨。采用这种技术生产的水轮机主轴轴身，即钢板巻制的轴身与采购 的锻件轴身相比较，其成本可降低38. 5%。对于水轮机主轴，一般主轴轴身的吨位在50 60吨，每台主轴节约的费用至少在百万元以上。具有明显的经济效益。本发明可以根据锻 件市场的具体情况及主轴结构尺寸来选定轴身的制造方法。这种轴身制造方法可以大幅降 低成本，提高企业的经济效益。本发明在主轴的焊接中采用了自动化程度较高的窄间隙埋 弧焊焊接方法，同手工焊焊接方法相比可减少焊接工作量约50%。
图1是水轮机主轴结构示意图
图2是水轮机主轴焊接工位示意图
图3为焊接工艺规范参数表
具体实施例方式
—种大型水轮机主轴制造工艺，轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣使 用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，，在压形前对钢板进行一次消 除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板毛坯料留有足够的成形余量，单边余量为350 400mm ;单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣筒体拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用 埋弧焊；焊接后，对单节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火前，在轴身的内圆处加装 拉筋；对单节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的焊接坡口，拼装两节轴身， 两节轴身之间采用先进的窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接后，将轴身的内圆加工到 图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰1、法兰II之间的焊接坡口，轴身与法兰之间 的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理，对主轴进行质 量检查对焊缝按要求进行UT、MT探伤检查，对主轴尺寸进行检查完成主轴的最终加工。
本实施例中的具体工艺为
(1)、轴身2成形: a对钢板坯料进行消除应力热处理，以降低钢板坯料的残余应力，避免在冷压时出 现裂纹。 b压形前，在钢板上画出成形素线，压形时按所划线进行压制，压形过程中用自制 的样板检查成形质量。 c成形后，划地样线对工件进行尺寸检查。
(2)、单节轴身2的装配、焊接 a如图l所示，将两瓣轴2身按图纸所给尺寸进行装配，预留出一定焊接收縮余量。
b焊接时先用气体保护焊(GMAW)进行打底焊接，焊至10mm厚后，采用全自动埋 弧焊机进行焊接。焊至坡口深度的1/3 1/2，对另一面进行清根、打磨、做磁粉探伤检查 (MT)，合格后，对两面坡口交替施焊，以控制焊接变形；具体焊接工艺规范参数见表1。
c焊接完成后打磨、做超声波(UT)、磁粉(MT)探伤检查； d对轴身2进行一次消除应力热处理，以减低成形所产生残余应力，避免在加工时 工件出现较大的变形。退火前，在轴身2的内圆处加装拉筋，防止高温时由于成型残余应力 释放带来的变形； e对轴身2进行尺寸及焊缝质量的检查。合格后，加工轴身2的内外圆及窄间隙坡口 ；
(3)、两节轴身2的装配、焊接 a将二节轴身2装配在一起，调整二节轴身2的同轴度不大于lmm ;
b两节轴身2之间的环焊缝采用窄间隙埋弧焊的方法进行焊接；
c焊接后检查尺寸，合格后加工轴身2内圆及两端的坡口 ；
(4)、轴身2与法兰I 1、加强环3、法兰II 4的装配、焊接 a如图l所示，将轴身2与法兰I 1、加强环3、法兰I1 4装配到一起，调整尺寸合 格后，在焊缝背面的连接处焊8处300mm长，焊角为10mm的焊缝对部件进行固定；
b在轴的内孔焊缝处沿圆周均布装焊四件搭板进行固定； c如图2所示，将主轴工件5翻转90° ，卧放在滚轮架7上，使用埋弧焊操作架5 进行焊接； d主轴工件5焊前需预热至IO(TC ，用煤气进行预热，焊接过程中监测预热温度，如
4果冬季施工，预热温度达不到要求，可以考虑增加电热板联合加热. e如图2所示，焊接过程中通过调整滚轮架7的转速，控制焊接速度； f焊接方法采用窄间隙全自动埋弧焊； g焊接工艺规范参数按专用的焊接手册的规定使用； h对主轴工件5的焊缝按要求进行超声波(UT) 、 (MT)探伤检查； i对主轴工件5尺寸进行检查； j退火时按主轴工件5工作状态工件放置在退火炉台车上，以减小退火带来的变 形，按专用热处理规范进行主轴工件5的焊后消除应力热处理，本发明焊接参数如图3所
权利要求
一种大型水轮机主轴制造工艺，其特征是轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣使用3000吨油压机冷压成形，对于厚度超过100mm的厚钢板，，在压形前对钢板进行一次消除应力热处理，单瓣轴身成形所用的钢板毛坯料留有足够的成形余量，单边余量为350～400mm；单瓣轴身成形后割除成形余量，将两瓣筒体拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊；焊接后，对单节轴身进行一次中间消除应力热处理，退火前，在轴身的内圆处加装拉筋；对单节轴身的内外圆进行粗加工；加工出两节轴身之间的焊接坡口，拼装两节轴身，两节轴身之间采用先进的窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接，焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，同时加工出轴身两端与法兰I、法兰II之间的焊接坡口，轴身与法兰之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，完成焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理，对主轴进行质量检查对焊缝按要求进行UT、MT探伤检查，对主轴尺寸进行检查完成主轴的最终加工。
全文摘要
本发明涉及一种大型水轮机主轴制造工艺，主轴轴身长度方向分成两节，每节轴身分成两瓣进行冷压成形。使用3000吨油压机冷压成形。将两瓣筒体拼焊成一节轴身，轴身的纵向焊缝采用埋弧焊。焊接后，对单节轴身进行一次中间消除应力热处理。拼装两节轴身，两节轴身之间采用窄间隙埋弧焊焊接方法进行焊接。焊接后，将轴身的内圆加工到图纸要求的尺寸，轴身与法兰I、法兰II之间的焊缝采用窄间隙埋弧焊，焊接后，对主轴进行最终的消除应力热处理。对焊缝按要求进行UT、MT探伤检查，完成主轴的最终加工。本发明具有装配工艺流程合理简洁，生产效率高；制造成本低等优点。
文档编号F16C3/02GK101761541SQ20091007328
公开日2010年6月30日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者乔宏来, 李滨, 田井成, 闫海滨, 陈明 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司