论转子“T”型钢的制作工艺方案

张明亮　潘世杰　张燕

摘要：转子“T”型钢是电站锅炉空气预热器的重要部件，它起着对空气及烟气的旁路密封作用，转子T型钢的产品质量直接影响着工地现场安装及加工，直接影响着空气预热器的运行性能，若达不到质量要求及设备密封效果，会造成能源消耗大，降低设备使用寿命，提高运行成本等影响。

关键词：空气预热器；转子“T”型钢；焊接变形；工装胎具；焊接顺序

1、前言

本文介绍的是电站锅炉空气预热器转子“T”型钢的制作方法（产品结构如下附图一），转子T型钢的外圆弧直径一般在10～20米范围内（因炉型大小而异），单件弧长在1.5～2.5m范围；每段“T”型钢是由1件弧形板及1件环形板焊接而成，弧形板厚度一般为10～16mm， 环形板厚度一般为8～10mm（材质Q345）； “T”型钢的尺寸精度要求非常高，外圆弧R公差要求2mm以内，环形板平面度要求2mm以内，环形板相对于弧形板垂直度要求2mm以內；由于为“T”型+弧型结构，钢板厚度薄，刚性差，且连接焊缝通长满焊（焊缝高度6～10mm），在装配及焊接过程中极易造成扭曲变形，无法进行校正，造成产品报废。因此，我们必须制定出科学合理的工艺方案及有效的工艺措施来保证产品质量。

2、制作方案分析

在结构件焊接变形的处理上，一般可采取以下几种方法：

第一、机械加工的方法，产品各零件在装配前预留加工余量，装配焊接后通过加工的方法保证产品尺寸。

第二、预留焊接变形余量，若构件焊接完成后仅存在长度或宽度方向的变形，而长度或宽度方向可通过切割或加工去除材料的方法能保证产品外形尺寸，则可采用预留一定的余量，待焊接完成后切割或加工去除端部材料即可。

第三、通过焊接变形控制的方法，即预防或减小焊接变形的措施。一般可采取刚性固定法、预制反变形法或通过合理的焊接顺序、合理的工艺路线等方法来控制，此方法适用于弯曲、扭曲、角变形的控制。

3、制作方案的制定

根据以上制作方案分析，我们可采用以下两种方案来进行制作：

3.1、机械加工的方法，焊接完成后通过加工弧形板外圆弧来保证R精度，此方法能精确的保证外R圆弧精度尺寸要求，同时，也会造成如下问题：

第一、提高了生产成本，因每件“T”型钢弧长在1.5米以上，需要采用大型数控加工设备进行加工，加工成本高，另因加工切削，需要预留加工余量，增加了材料成本。

第二、提高了生产周期，因为数量多，加工切削速度慢，延长了生产时间，无法按时交付，无法满足用户。

第三、保证不了产品截面尺寸的一致性，因为仅加工弧形板外R，无法保证弧形板内R与外R的一致性，造成弧形板厚薄不均匀，保证不了产品整体安装后的一致性。

第四、未能解决环形板的平面度及与弧形板的垂直度要求。

3.2、焊接变形控制的方法，可以通过如下四个方面控制：

第一、长度方向预留收缩余量，制作完成后切割两端，保证弧长及弦长尺寸；

第二、通过预制反变形的方法来保证尺寸，按照焊接收缩变形原理，此弧形结构在焊接完成后弧度会张开，即R尺寸会变大，弧顶拱高会变小，因此，根据变形尺寸预制反变形；

第三、通过焊接工装胎具的定位夹紧来保证产品尺寸；

第四、通过焊接顺序的控制来减小焊接变形量；

通过以上两种方案分析，通过机械加工的方法不可取，因此，我们选用焊接变形控制的方案来制作。

4、焊接变形控制工艺方案实施过程

4.1、下料切割控制

弧形板下料切割时两端预留卷弧直线段余量200mm，在产品焊接完成后切割去除；环形板R圆弧下料切割时，拱高按弧长每米加大1mm；同理，弧形板弧顶高尺寸也按每米加大1mm的尺寸进行调整；

4.2、工装胎具夹紧定位

装配时采用定位夹紧工装胎具来进行夹紧，工装由燕尾槽平台、定位弧板、支撑架、顶端夹紧杆、侧面夹紧杆组成（如下附图二），装配顺序为：

4.2.1、 将“T”型钢弧形板贴紧定位弧板，注意中心对齐，然后用顶端夹紧杆夹紧。

4.2.2、装配环形板，注意中心对齐，两侧用侧面夹紧杆夹紧，内弧面用顶端夹紧杆夹紧。

4.3焊接顺序控制：

采用对称及分段退焊的焊接方法，焊接时由两名焊工在正面、背面同时进行，先同时焊接完成中间段①位置处焊缝，然后按照②③④⑤⑥⑦顺序完成其余段焊缝（如下附图三），注意退焊方向由外向内，正面、背面同时同步进行，焊接时可采用气体保护焊，焊丝ER50-6，焊接电流250～280A，电压32～36V，焊接速度40～60cm/min。对于因夹紧螺杆阻挡的小段焊接部位，可在其他部位焊接完成后临时松开焊接完成后再夹紧。

焊接完成后松开夹紧螺杆，取出“T”型钢组件，检测弧度、平面度、垂直度等尺寸，合格后切割去除长度两端余量，打磨平整切割端面。

5、结论

本文通过预留焊接变形余量、预制反变形、刚性固定法、焊接顺序控制等多方面相结合的方法来控制焊接变形，保证了产品质量，提高了生产效率，节约了生产成本，经实践验证，采用以上工艺方案制作的产品符合相应的技术质量要求。

参考文献：

【1】焊接手册 第2版（中国机械工程学会焊接学会 编） 机械工业出版社