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摘要 针对轴流压缩机进出口焊接机壳在拼装 和焊接工艺的复杂性 介绍了一种比较先进的 工艺流程 并且通过实践证明十分可行 关键词 轴流压缩机 拼装 焊接 展开放样 切 割 压型 中图分类号 TH453文献标识码 B 文章编号 1006 8155 2010 06 0042 04 Introduce of Assemble welding Technique of Inlet assemble welding lofting cutting profiling 0引言 2004 年底 沈鼓集团成功引进了日本三井 造船株式会社 简称三井 先进的轴流压缩机设 计技术 为宁夏宝塔石化集团 60 万吨 年催化 裂化装置生产制造了 MA80 轴流式主风机 该 轴流压缩机以试验数据为基础 结构设计十分 合理 产品性能非常优良和精准 即该技术引进 之后的短短十几年期间 在消化吸收轴流技术 的基础上 我公司又陆续设计制造了型号 MA100 MA120 MA140 等不同规格的大型轴流 压缩机 这标志着我公司在轴流压缩机的制造 技术已日趋成熟 步入国际先进行列 以下内容是有关轴流压缩机定子部件中进 口焊接机壳和出口焊接机壳 在生产制造 展开 落料及拼装 焊接等方面情况的详细介绍 轴流压缩机主要由定子和转子两部分构成 其中定子又主要由进口焊接机壳 出口焊接机 壳 中央机壳以及其他附属机壳等部件构成 然 而进口焊接机壳和出口焊接机壳是构成轴流压 缩机机组装置的最重要部件之一 该部件结构的 好坏直接关系到产品性能的优劣 因此 在生产 制造过程中必须给予十分的重视 轴流压缩机进 出口焊接机壳的主体结构 是采用零件拼装而成的 由于构成该焊接机壳 的零件数量有上百个 而且各个零件的形状结 构十分复杂 所以进出口焊接机壳拼装 焊接 的生产制造是非常困难的 1进出口焊接机壳关键零件展开放样 切割落料及压型制造的工艺流程 1 1进口焊接机壳中半锥形侧板的放样 落料 及压型制造的工艺 在进口焊接机壳中 半锥形体侧板是构成 其结构的关键零件 见图 1 进出口焊接机壳的拼装 焊接技术浅谈 郝建国王润军聂万隆陈炜 沈阳鼓风机集团有限公司 收稿日期 2010 07 28沈阳市110869 图 1218 HA A B 侧板构成图 2010年第6期制造工艺 42 图 1 编号为 218 HA A B 该零件结构 是典型的半锥形体空间立体构件 材质为 Q345R 厚度 为 30 40mm 该零件制造形状 的精确与否直接关系到进口焊接机壳的外观质 量 因此该零件的制造是十分关键的 其工艺流 程是历经数次生产实践的先进工艺流程 半锥形体侧板的展开放样方法 以该零件 小口端面为基准 采取放射线展开法对其进行 一比一放样展开 展开图形呈扇形且制成样板 该扇形展开样板内 外径为精确尺寸 母线端边 预留恰当的坡口切割余量 再利用该样板绘制 排版图 合理套裁 进行氧气 乙炔火焰切割落 料 半锥形体侧板的滚曲制型过程 由于该件 板材厚 刚性大 直接在滚板机上卷曲制型是十 分困难的 而且半径曲率也难以保证 为此先通 过 500t 油压机配合使用压型胎预制半锥形体母 线端边弧形 再利用滚板机卷制半锥筒 根据其 大 小端口曲率半径 R1 R2数值 结合滚板机正 常工作时上 辊下降的数值 计算公式 R r R 2 L2 姨 r 1 分别可得上辊在大 小端口 的下降数值 1 与 2 调节上辊卷制 R1时所需 高度 1 松开离合器定位螺钉 使涡轮空转只 升降另一端机架中升降丝杠 确定上辊的另一 端上升所需高度 2 在卷制过程中 锥筒转动 一周时 上辊匀速升降 1 2 距离 即可完成 半锥筒的卷制过程 1 2出口焊接机壳中风筒侧板与 U 形管的放 样 落料以及压型的制造工艺 在出口焊接机壳中 U 形管与风筒侧板均 是构成出口焊接机壳气体流道的重要零件 由 于这两类零件的空间结构十分复杂 其制作过 程存在困难 因此结合生产实践 设计和确立科 学可靠的工艺流程是十分必要的 1 2 1风筒侧板的切割落料与压型制造的工艺 流程 风筒侧板的切割落料的工艺流程 风筒侧 板的材质为 Q345R 厚度 为 25mm 其结构见 图 2 如出口焊接机壳的结构简图中序号 1 2 所示 由于此类结构是属于复杂和不规则的立体 结构 而且制形后的相对曲率 R t 变化程度大 而各处不均 容易造成形状回弹 尺寸不准 为 保证该零件切割落料和制形尺寸的双精确目 标 采取三角形展开法 利用计算机辅助绘图软 件 CAD 对其进行展开放样 得到精确尺寸的 CAD 图形 通过 U 盘接口传送数据图形至数控 切割机 并且利用转换软件将 CAD 图形转换成 切割代码 实现方便 快捷的数控切割落料 保 证其零件落料尺寸的精确 风筒侧板整体胚料的压型工艺流程 由于 风筒侧板的空间结构极其特殊 轮廓外形尺寸 较大 需要专用的压型胎具配合使用 500t 油压 机进行整体胚料压型而成 因此 专用的压型胎 的设计结构直接关系到风筒侧板的压制成型质 量的优劣 压型胎的设计必须考虑以下两点关 键因素 第一 材料的回弹问题 由于材质 板厚 的因素 在压型过程中必须给予合适的回弹量 才能保证压型尺寸的准确 虽然该零件各剖视 截面曲率变化不均 但可近似看作同一曲率 凭 借经验和实样 确定凸 凹模胎具半径为风筒侧 板曲率的 4 5 使凸模压制侧板到设计曲率后还 有充足的悬空量 保证风筒侧板在压型回弹之 后达到设计半径 2 第二 厚板刚性的问题 为了 克服厚板刚性 提高侧板的成型质量 在压型 前 采取对零件胚料进行 630 10 保温 6h 的退火处理 目的是均匀板材的组织和化学成 分 降低硬度 消除硬化 提高板材塑性变形能 力 便于风筒侧板的顺利成型 1 2 2U 形管生产制造的工艺流程 U 形管是构成出口焊接机壳中的气流通道 图 2出口焊接机壳的结构简图 43 图 4进口焊接机壳拼装顺序示意简图 图 3进口焊接机壳结构简图 的重要零件 其结构见图 2 出口焊接机壳结构简 图中序号 3 4 所示 对于 U形管的生产制造 归 纳和总结了如下的工艺流程 具体的工艺流程见 下图框表示 放样展开 号料切割 滚曲制型 弧形检验 拉筋加固 端面角度 加工夹角 22 5 或 11 25 配割坡口 矫形修磨 备用待 装 其中 对于 U 形管的端面角度 22 5 或 11 25 的加工直接关系到 U 形管与出口焊接机 壳拼装质量的好坏 因此对于 U 形管的端面角 度是通过使用数控镗铣中心加工完成的 2进出口焊接机的拼装 焊接技术 2 1进出口焊接机壳的拼装技术及工艺流程 所谓拼装 就是指按照一定的顺序 精度和 其他技术要求 将各个零件 部件 连接或固定 起来 使其成为产品的独立构件的过程 其拼装 方式有地样拼装法和胎模拼装法两种 2 1 1进口焊接机壳的拼装技术及工艺流程 对于轴流压缩机的进出口焊接机壳的拼装 工艺就是基于以上原理 结合产品实践而产生 的 进口焊接机壳结构简图见图 3 进口焊接机壳的拼装方法采用地样法 按 照先 整体 后 局部 的顺序进行拼装 组对零 件 整体 指的是按照进口焊接机壳拼装顺序 简图 首先将机壳中的关键零件进行组立 形成 进口焊接机壳的主体框架 这是该类机壳拼装 技术的灵魂所在 具体方法参照图 4 局部 指 的是在主体框架的基础上 按照零件内外关系 主辅关系拼装其他零件 最终形成进口焊接机 壳产品结构 2 1 2出口焊接机壳的拼装技术及工艺流程 出口焊接机壳结构十分特殊 详见图 2 该 机壳的主体框架是由 U 形管 风筒侧板以及各 个法兰构成的 特别是各 U 形管是构成出口焊 接机壳 180 回转流道的关键零件 在之前对于 U 形管的制造技术已经有了详细的介绍 由于 各 U 形管间的连接方式采用对接和全焊透的焊 缝结构 而且 U 形管内部空间狭小及回转角度 180 那么就给各 U 形管的内部焊缝的成型质 量以及内部的清理 修磨工作带来一定的困难 直接关系到出口焊接机壳的拼装质量的好坏 为此出口焊接机壳拼装技术亦采用地样法 但 是与进口焊接机壳有所不同 其工艺流程要发 生改变 需要按照先 局部 再 整体 后 局部 的顺序进行拼装 组对零件 先 局部 指的是将 2 3 个 U 形管进行单独组对 焊接 再 整体 指的是将 U 形管组件进行拼装 形成出口焊接 机壳回转流道的主体框架 后 局部 指的是在 主体框架的基础上 按照零件内外关系 主辅关 系拼装其他零件 最后形成出口焊接机壳的产 品结构 2 2进出口焊接机壳的焊接工艺的制定及注 意事项 进出口焊接机壳的焊接过程与其拼装过程 是相辅相成 不可分割的 焊接过程由始至终地 伴随着进出口焊接机壳的拼装过程 在进出口 焊接机壳的任何一次的零件或部件的拼装后 势必进行焊接操作 已达到相互连接 固定成型 的目的 构成进出口焊接机壳的零件的主体材质是 16MnR 厚度范围为 20 100mm 焊缝的连接方 式包括对接焊缝及角焊缝两大类 进出口焊接 机壳的流通介质是空气 设计压力为 0 5MPa 针 对与此 采用如下的焊接工艺方案 下转第 80 页 2010年第6期制造工艺 44 3结论 综上所述 已基本涵盖了进出口焊接机壳 的拼装技术 焊接规范的制定过程以及进出口 焊接机壳中关键零件 例如 U 形管 的展开放 样 切割落料以及压型等方面制造工艺流程 并 且经过该类型产品的生产制造的实践经验证 明 本文所介绍的轴流压缩机进出口焊接机壳 的拼装 焊接制造技术 是很先进和可行的 参 考 文 献 1 国家机械工业委员会 高级铆工工艺学 M 北京 机械工 业出版社 1992 2 国家机械工业委员会 实用铆工经验与窍门精选 M 北 京 机械工业出版社 2007 注 允许背面封底焊 2 2 1焊材选配原则 根据焊缝强度与母材等强度匹配原则 焊接 材料熔敷金属的强度 塑性 冲击韧性应高于母 材标准规定的最低值 焊接接头 焊缝及热影响 区 各项性能全面要求达到母材标准规定的最低 值 因此 进 出口焊接机壳的焊接方法采用熔化 极氧化性混合气体保护电弧焊 简称 MAG焊 混合气体成分及比例 80 Ar 20 CO2 焊丝牌 号 H08Mn2SiA 焊丝直径 1 2mm H08Mn2SiA 焊丝的化学成分及熔敷金属化学成分见表 1 2 3焊接规范确定 由于 MAG 焊属于高能量密度 低热量输 入的焊接方法 在焊接过程中 应采用小线能 量 多层多道的施焊方法 尽量减小坡口的角 度和间隙 达到减少熔敷金属的填充量 长而 对称的焊缝应分段退焊或多人同时施焊避免 局部变形和应力集中 具体的 MAG 焊接操作 规范见表 2 表 2MAG 焊接操作规范 焊接层次焊接方法 填充金属焊接电流焊接电压范围 V 焊接速度 cm min 其他 牌号直径 mm极性电流 A 1MAGH08Mn2SiA1 2反170 19028 3029无 2 3MAGH08Mn2SiA1 2反200 23030 3231无 4 nMAGH08Mn2SiA1 2反200 23030 3232无 表 1H08Mn2SiA 焊丝的化学成分及熔敷金属化学成分单位 CSiMnPSCr 焊材本身 0 0110 065 0 0951 80 2 10 0 03 0 03 0 20 熔敷金属 0 0110 065 0 0951 80 2 10 0 03 0 03 0 20 Ni 0 30 0 30 MoVTi 障为 送风机轴承损坏 经过现场检查 发现送 风机轴承确实受到损坏 表现为送风机驱动端和 自由端轴承振动偏大 送风机驱动端轴承温度偏 高 同样对其它两个样本进行计算分析 由表 6 可知样本 2 的故障最大隶属度值为 0 94 对应故 障为 油温太高 样本 3 的故障最大隶属度值为 0 67 对应故障为 过滤器堵 以上诊断结果均 与现场检查情况相吻合 说明该方法准确有效 3结论 目前国内发电设备故障诊断功能相对薄 弱 特别是在智能诊断 充分利用统计数据和专 家知识为机组经济安全运行服务方面还很欠 缺 本文针对故障智能诊断技术 以送风机为对 象 阐述了模糊识别法在设备故障诊断中的具 体实施和应用 经实践检验 该方法实用性强 诊断准确性高 为实现机组智能诊断提供了科 学依据 诊断结果的精确性取决于统计资料的 准确性和丰富程度以及专家的实际经验 并可 在使用中不断修正改进 参 考 文 献 1 张来斌 王朝晖 张春廷 樊建春 机械设备故障诊断技术 及方法 M 北京 石油工业出版社 2000 2 张梅军 机械状态检测与故障诊断 M 北京 国防工业出版 社 2008 3 王静茹 基于神经网络的火电厂送风机状态检修系统研究 D 北京交通大学硕士论文 2007 4 黄文虎 设备故障