高温合金焊接工艺研究_徐涛 - 副本

Fe
Nb
Mn
Si
P
S
[ 3. 0 0. 90 ~ 1. 30 [ 0. 40 [ 0. 80 [ 0. 020 [ 0. 012
注: ( 1 ) GH 3039合金中允许有 Ce存在; ( 2 ) GH 3039合金中的 Cu不得大于 0. 20% 。
针对 GH 3039易产生热裂纹、未 熔合、气孔等 缺陷, 我们
封底焊: 焊接电流 60A ~ 80A, 焊接速度 20 mm /m in~ 50 mm /m in; 填 充 焊: 焊 接 电 流 110A ~ 120A, 焊 接 速 度 60 mm /m in~ 90 mm /m in。气体流量 15 L /m in~ 20 L /m in。 2. 6 焊接后热处理
表2
板材试样 试验温度
状态
e
20 固溶处理
800
抗拉强度 Rb N /mm2 735~ 902 \ 245
伸长率 D5 断面收缩率 5
%
%
\ 40. 0
\ 45
\ 40. 0
\ 50
1. 4 焊接材料 焊接 材 料为 HGH 3039, 化 学 成 分 与 母 材 相 同。 规 格:
< 1. 6mm、< 2. 0mm。
31 4
汽轮机技术
第 47卷
头始终置于气体保护之中, 不允许用 焊丝搅拌熔 池。氩气纯 度应达 99. 95% 。 2. 4 控制焊接线能量及返修次数
采用小线 能量 和小 截 面焊 道的 操 作 规范, 减 少 接 头过 热, 防止热裂产生。在操作中采取快速 不摆动短弧 的焊接形 式, 层间温度 [ 100e 。返修次数不得 超过两次, 机械 加工消 除焊缝及热影响区, 然后重新焊接, 避免过热, 提高 接头抗疲 劳强度。 2. 5 焊接工艺参数
机组抬高 1瓦标高后振动实测值
轴承号
2
3
4
43
100
61
32 /50
98 /165
43 / 144
76
40
60
65 /130
30 /100
30 / 170
5 73 69 /121 48 39 /120
(振幅峰峰值, Lm )
6 80 77 /187 100 98 /198
7 46 39 / 102 40 30 / 132
接操作对接头质量的影 响等问题。
关键词: 燃气轮机; 高温合金; 焊接工艺
分类号: TK476
文献标识码: A
文章编号: 1001-5884( 2005) 04-0313-02
Study on theW elding P rocedure of H ea-t Resistant A lloy
XU T ao, GONG Z a-i long, SH EN Y ang-w e,i YANG H ao
试验温度 800e , 应力 59M Pa, 持久时间大于 120h未断。 3. 5 无损探伤
焊接试样 经 V 射线探伤满足要求。
4结 论
( 1)高温合 金的焊接受 焊接工 艺参数 的影响 比较大, 焊 接时应严格按 工艺参 数焊接, 焊 接电 流过大 易产 生热裂 纹, 过小又会产生 未熔合。
( 2)焊接区 的清洁度和 焊前清 理对焊 接质量 影响重 大, 不洁的焊缝区 会产生气孔和未熔合缺陷。
( 3)高温合 金焊接的焊 接层数 直接影 响到接 头的性 能, GH3039焊接时母材 越厚, 其综合性能越 难于保证。因 此, 厚 板的 T IG 焊不宜用于特别重要的零部件的焊接结构。
( 4)高温合 金焊接的受 热会影 响到接 头的综 合性能, 因 此, 接头的焊补次数不宜过多, 一般不超过两次为宜。
减小, 再没有出现突 发异常 振动, 各 轴振动 均稳 定在 100Lm 以内, 具体数据见表 4。
7结 论
该 机组不 稳定振 动原因 是热态标 高不合 理以及 动静碰
磨。分析确定原因 之后 在检修 上和 运行上 采取 了一 系列测 试, 上抬 1 号瓦, 控制上 下缸温 差, 控制冲 转前大 轴晃度, 防 止汽缸进冷水 等, 使 得机组 振动 在高负 荷明 显降 低, 低负荷 时有所改善; 今后利 用适当 机会 做进一 步处 理, 将会 彻底消 除缺陷。
1 试验条件
2 工艺措施
1. 1 焊接方法 采用钨极氩 弧焊 ( T IG 焊 )填 充焊 丝对焊 手工 氩弧 焊的
焊接方法。 1. 2 试板与母材
试板与母材相同, 为 GH303Baidu Nhomakorabea板材, 其化学成分列于表 1。 1. 3 力学性能
力学性能列于表 2。 表1
C
Cr
Ni
Mo
AL
Ti
[ 0. 08 19. 0 ~ 22. 0 余量 1. 80~ 2. 30 0. 35~ 0. 75 0. 35 ~ 0. 75
0前 言
由于燃气轮机 的工 作条件 十分 恶劣, 不仅 温度 高, 急冷 急热, 而且还受到燃 气介质 的热 腐蚀作 用, 在燃 气轮机 机组 中大量采用高温合金 的焊接结构, 产品 焊接接头的 质量要求 高, 是燃气轮机制 造中 的难点 和关 键之一。 通过焊 接试 验, 充分了解高温合金的焊接工艺 特点、焊 接接头的性 能以及焊 接操作对接头质量的 影响等问题, 得到了令人满意的效果。
试验温度 20e , 抗拉强度 737. 5N /mm2, 伸长 率 36. 75% ; 试验温度 800e , 抗拉强度 258 N /mm2, 伸长率 46. 75% 。
从金相组织和 晶粒 度可以 看出, 由 于焊缝 成铸 造组 织,
虽然经过焊后热处理也 未能获得象基体一样 数量、状态和大 小的 Cc相 [ 1]。高温合金焊接后, 在过热区有显著的晶粒粗化 现象, 对高温瞬时强 度和持 久强 度有一 些好 处, 但严 重地降 低了高 温 塑 性和 疲 劳 强 度 [ 2]。 其 焊接 接 头 性 能 是 不均 匀 的 [ 2] 。从接头的机械性能分析上也体现出 来, 其常 温和高温 抗拉强度均达 到母材 要求, 而伸 长率 很难达 到母 材的水 平, 板材的厚度越 厚, 焊接层数越多, 接头受到的 热量越多, 晶粒 长大越明显, 接头 塑性 的下降 越明 显。因此, 焊 接时不 宜使 用过强的工艺 参数。 3. 4 高温持久强度
形成夹杂及难 熔氧化
物, 还会引起脆化。
2. 3 采取保护措施
GH3039 合 金 组 元对 氧有 较大 亲和
图 1 焊接试样图
力、易烧损及形成气孔。因此在焊接操 作过程中要 求焊丝端
收稿日期: 2005-04-15 作者简介: 徐 涛 ( 1968-) , 男, 工程师, 现从事汽轮机焊接工艺工作。
( H arbin Turbine Company L im ited, H arbin 150046, China)
Abstrac t: T he w elding pro cedure cha racte r o f heat-resistant alloy used in the gas turbine is introduced in th is article. T hrough the w elding tests, stud ied the influnce of the w elding procedure on the w elding jo in t perfo rmance and the w e ld ing operation on the we ld ing jo int qua lity. K ey word s: gas tu rb in e; heat-resistan t a lloy; we ld ing procedure
第 47卷 第 4 期 2005 年 8 月
汽轮机技术 TURB INE TECHNOLOGY
V o.l 47 N o. 4 A ug. 2005
高温合金焊接工艺研究
徐 涛, 宫在龙, 沈阳威, 杨 浩
( 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司, 哈尔滨 150046)
摘要: 介绍了燃气轮机用高温合金的焊接工艺特点。通过焊接试验, 充分了解焊接工 艺对焊接接 头的性能, 以及焊
参考文献
[ 1] 航空材料焊接性能手册 [ M ] . 北京: 国防工业出版社, 1978. [ 2] 钱昌黔. 耐热钢焊接 [ M ] . 北京: 水利电力出版社, 1988.
( 上接第 300页 ) 表4
负荷 MW
0
212
振动
通频 工频 /角度 ( b)
通频 工频 /角度 ( b)
1 50 25 /78 99 75 /110
焊接后, 试板进行 860e 保温 2h的热处理。
3 试验结果与分析
3. 1 熔敷金属化学成分 采用以上工艺 参数 T IG 焊 时, 焊接保 护良 好, 接头 的合
金成分的烧损很少, 满足基材和焊丝的化学成分。 3. 2 金相组织
焊缝及热影响区 的晶粒度 为 4~ 5 级, 5mm 基材晶 粒度 为 7~ 8级, 12mm 板基材 晶粒度 为 4 ~ 5级。焊 缝为很 明显 的柱状晶结构, 为 铸态 组织。由 于热输 入量 的不同, 板 越厚 的焊缝晶粒 更粗 大, 这 些也 会 在接 头的 机 械性 能上 有 所体 现。 3. 3 接头的机械性能
在焊接工艺中 采取了如下措施, 来保证焊接质量。
2. 1 合理设计焊接坡口
由于 GH 3039合金 液态金属 流动性差, 易产生 气孔及未
熔合现象, 因此坡口 设计原 则是 坡口角 度适 当增 大, 钝边适
当减小。对接坡口如图 1所示。
2. 2 焊前清理 由 于 GH 3039 合
金对 杂 质 很 敏 感, 易