箱型梁隔板焊接工艺浅析

马凤杰

（华电曹妃甸重工装备有限公司技术部，河北 唐山 063210）

箱型梁隔板焊接工艺浅析

马凤杰

（华电曹妃甸重工装备有限公司技术部，河北 唐山 063210）

华电曹妃甸重工装备有限公司产品的承重结构为箱型梁，实际生产中多在箱型梁中增加多个隔板，为提高钢板的使用率，通常对隔板进行拼焊。本文对隔板拼接过程以及加强圈焊接过程中焊接参数以及焊接顺序的选择进行了研究。

隔板；变形；焊接参数；焊接顺序

0 引言

华电曹妃甸重工装备有限公司是国内沿海现代化重工装备制造基地之一，主要产品有装船机、卸船机、斗轮堆取料机、圆形料场堆取料机、翻车机、海洋风电、皮带机、压力容器。公司产品的承重结构为箱型梁，箱型梁的优点是承载载荷大、稳定性强、结构重量轻、截面抗扭刚度大。在箱梁的结构构造上，为了抵抗箱梁截面形状变形、限制截面变形和扭转共同引起的横向弯曲畸变应力和纵向正应力，改善荷载横向分布，约束截面扭曲，多在箱型梁中增加多个隔板，如图1所示。

图1

为提高钢板的使用率，公司在拆图的过程中会将隔板分割成两部分或者是四部分。在后续的铆焊工序将隔板进行拼接。

1 隔板制作

公司采用的隔板大多数板中是空口，在制作过程中要求隔板的对接焊缝必须为熔透焊缝且断开位置不能在圆弧切点之内。

（1）准备。按照图纸及焊接规范要求对需要制作坡口的零件切割坡口，坡口应该用半自动或者刨边机制出，不允许采用碳棒刨出。隔板坡口形式详见图2。坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，焊前应将坡口表面及两侧的水、氧化物、油污、锈、熔渣等杂质清除。

图2 隔板拼接坡口

（2）焊接。采用GMAW（焊丝采用ER 50-6，保护气体为混合气80%Ar+20%CO2）或者是FCAW（焊丝为Y J501-1，保护气体为100%CO2）。隔板拼接时两侧必须加引、熄弧板，焊后割除，并打磨割边，要求熔透焊接。焊接规范详见表1。

（3）检验。隔板拼接完成后报检，对接缝做100%UT检验。确保每个隔板有一条焊缝做100%UT检验，若不合格则焊缝返修后对每条拼接缝做100%UT检验。隔板尺寸直接影响箱体装配质量，因此其长度、宽度尺寸及对角线误差均控制在合理范围之内。用钢卷尺、钢直尺检查隔板的长、宽及对角线尺寸，用钢直尺检查隔板平面度。

2 加强圈焊接

为了提高隔板的支撑力，通常会在隔板的空口处焊接加强圈。根据加强圈尺寸制作靠板，火工折弯隔板加强圈，隔板加强圈不需要探伤。详见图3。

表1 隔板拼接焊接工艺

图3 加强圈煨弯

煨好弯的加强圈点焊到隔板里面，然后按照图纸要求焊接。隔板厚度一般为6 mm、8 mm、10 mm，钢板较薄，由于拼板焊缝、对接焊缝，焊缝数量多，焊接量较大，因此隔板容易产生扭转变形，因此要严格控制焊接顺序。焊接顺序为（1，2，3）：先焊接加强圈的四个圆角，然后再焊横纵焊缝，各个焊缝的焊接方向要一致。隔板加强圈焊接顺序详见图4。

3 结论

由于隔板厚度以及焊接量的原因，若在焊接过程中不能很好的控制焊接参数以及焊接顺序，隔板特别容易发生扭转变形。在焊接过程中严格控制焊接参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度）以及保证正确的焊接顺序，既能够提高焊接效率，也能够控制焊接变形。

图4 加强圈焊接顺序

[1]付荣柏，等.焊接变形的控制与矫正[J].机械工业出版社，2006.08.

[2]谷学准，田建锋，李大为，于娜，李晓堃，等.海洋平台箱型梁焊接变形及控制[M].中国造船，2014.11.

图1 转子轴向剖面图

以转子轴对称的结构特点为依据，设计了4节点四边形轴对称单元，进而对网格进行划分。在对网格进行划分过程中，需考虑到一些易 出现应力集中的区域，并进一步对这些区域采取局部加密措施。从单元划分上来看，一共划分了36353个单元；从节点来看，一共有39253个节点，因网格太密，未能将整体的网格给出来，但是可得出清晰的局部网格，如图2所示。

图2 转子局部网格（左为调节级，右为中压第2级）

在明确上述思路之后，需做好的的工作包括：

（1）对前冷态起动曲线下热应力计算加以优化。基于起动期间，涵盖的过程有三：其一，高压缸预暖；其二，中速暖机；其三，升负荷。从冲转至起动，一共用了7.5个小时。值得注意的是，在冲转之后，切缸需使用偏小的温升率，确保切机组的负荷能够得到有效提高。（2）在对温升分配进行调整之后，需对转子热应力进行计算。为了使转子起动热应力得到有效减小，并实现转子寿命损耗的降低，有必要修改冷态起动曲线，进而使冲转阶段的温度及温升率得到有效提高。（3）为了使汽轮机转子表面的最大热应力得到有效降低，同时使转子的寿命得到有效延长，有必要对温升分布前后热应力进行调整。

4 结语

通过本文的探究，在认识到汽轮机起动过程温升分配会对转子热应力产生影响的情况下，需对温升分配加以合理调整，以此使转子热应力得到有效减小。而对于本次提到的亚临界660 MW高中压转子来说，有必要适用全新的温升分配模型，以此确保转子最大热效应比使用原起动曲线在很大程度得到有效降低。此外，还有必要在对起动曲线进行设计过程中，选取合理的温升分配方式，从而使起动过程转子热应力得到有效降低，当转子寿命得到有效延长的情况下，便能够使起动时间得到有效缩短。相信通过一系列策略的实施，汽轮机在运行过程中的可靠性及安全性将能够得到有效提高，进一步为生产效益的提升奠定夯实的基础。

参考文献：

[1]徐宁，王庆超，刘占生.涡轮转子起动温升曲线优化及试验研究[J].机械工程学报，2016,02:189～194.

[2]桂士弘，喻文广.基于有限元的二维轴对称高温转子热固耦合分析[J].上海电气技术，2014,03:18～23.

[3]盛磊，杨继明，陈荐，何健，贺冰.汽轮机转子寿命损耗在线监测系统的研究[J].发电设备，2012,02:93～96.

TE96

A

1671-0711（2016）10（上）-0094-02