[发明专利]燃气轮机燃烧器内筒体制造方法及工装

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机制造方法，具体涉及一种燃气轮机燃烧器内筒体制造方法及工装。

背景技术

我国自主开发的燃气轮机，其燃烧器采用特殊结构设计，内部有一个薄壁筒体，该薄壁筒体的壁厚δ1.5～6mm、内径Φ300～600mm、筒长400～800mm，材料是镍基合金，制造时，先用卷板机将镍基合金板材弯卷成筒状，有一条纵向对接焊缝，再将该焊缝焊接起来。制造过程中，有如下工艺难点：

1、由于薄壁筒体焊接变形具有复杂性、多元性，加之某些材料在高温下极易氧化，需依靠一种带背氩保护的刚性装焊工装来控制其变形。以往，此类薄壁件焊接多采用琴键气动夹具，其对筒体的装夹定位方式不利于控制焊接变形，且夹具刚性不足导致筒体装夹后有挠度和扭曲，会加剧焊接变形，很难达到设计要求，再有，该夹具背氩保护困难，制造成本高。

2、由于镍基合金的固有特性，它的焊接性很差，焊缝中焊料金属不容易湿润展开，流动性差，焊接工艺难度大。

以上困难导致该筒体合格率低，制造成本高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种燃气轮机燃烧器内筒体制造方法及工装，可有效地克服制造中的困难，提高产品合格率，缩短制造周期，降低制造成本。

本发明的技术方案是：

一种燃气轮机燃烧器内筒体制造方法，该筒体材料为镍基合金，壁厚δ1.5～6mm、内径Φ300～600mm、筒长400～800mm，制造步骤如下：

1）、按计算尺寸下料镍基合金板，在对接边上切出焊接坡口；

2）、上卷板机卷成扁筒状，其截面轮廓为长孔形状，筒壁由一对平面板和一对半圆弧曲面板围成，对接焊缝位于一块平面板的纵向中线上，焊接坡口向外；

3）、按如下步骤焊接该对接焊缝：

a.基于N-2-1定位原理，借助工装，在筒体法向设置至少3个定位点，在筒体切向设置2个定位点，在筒体轴向设置1个定位点，通过这些定位点将筒体固定；

b.采用对称分段跳焊法，将焊缝划分成若干个段，通过焊接有限元分析软件SYSWELD找出焊缝的最优分段数量及焊接顺序，先按点焊分段数量及焊接顺序逐一将分段节点压紧，施以点焊，直至焊完所有分段节点；再按分段焊分段数量及焊接顺序逐一焊各个焊接段，直至焊完整条对接焊缝；

4)、打磨焊缝，使其与筒体内、外柱面齐平；

5）、上滚圆机滚圆，消除各个方向的变形；

6）、固溶热处理，改善筒体塑性；

7）、用油压机矫形，使其椭圆度符合要求。

步骤3）中，焊接前对焊缝坡口内外表面50mm范围内进行清理，采用磨光机打磨去除氧化膜直至露出金属光泽，再用丙酮进行擦洗，去除油污、毛刺、氧化皮等有害物质。

步骤3）中，所述分段焊采用单面焊双面成型的方法，分多层焊接，至少两层，层间温度不超过90℃。

所述焊接坡口角度15°～45°，底部间隙0.7～2mm。

用于上述方法的工装，包括由从上至下依次设置的上压板部件、背氩板部件、支架部件；

所述上压板部件包括重叠布置的压板及其紫铜垫板，压板居上，在板面上开有竖直贯通压板及其紫铜垫板的焊枪槽，在焊枪槽两侧分别设有一排螺纹通孔，孔内配有紧定螺钉，两排螺纹通孔相对于焊枪槽对称布置，每排紧定螺钉数量至少三个，作为筒体法向定位点；在焊枪槽的一侧设有两个工艺搭子，固定在压板上，该工艺搭子顶住筒体外壁，作为筒体切向定位点；

所述背氩板部件包括重叠布置的背氩板及其紫铜垫板，紫铜垫板居上，紫铜垫板的顶面作为装夹筒体的定位基准面，在紫铜垫板的尾端设有一个限位台阶，用于顶住筒体的一端，作为筒体轴向定位点，该定位点与上述法向、切向定位点共同实现N-2-1定位原理；在背氩板的顶面沿其中线开有沟槽，该沟槽与紫铜垫板合围构成背氩腔室；在紫铜垫板中线两侧，开有两排小孔，相对于中线对称布置，作为氩气进入焊缝的通道；在背氩板的四个角部分别设有连接螺栓，其螺柱贯穿紫铜垫板、上压板部件，拧紧螺母，可将上压板部件与背氩板部件固定。

所述两排小孔的排间距离略小于焊缝底部宽度，每排小孔在纵向均匀分布，两排小孔相向呈Z字形交错布置，使得氩气均匀进入焊缝两侧；

在焊枪槽两端外侧的压板板面上，分别刻有中线标志线a，该中线标志线a与焊枪槽的中线重合；在焊枪槽两端外侧的垫板板面上，分别刻有中线标志线b，该中线标志线b与中线标志线a对应；在紫铜板上刻有中线标志线c，在筒体固定后，中线标志线a、b、c在垂直方向的投影重合；