摘要：汽轮机将蒸汽的能量转化为机械功的旋转动力机械，是工业的原动力，其发展水平代表着一个国家制造业的水平。主要压力部位定子由高低压外缸、内缸和隔板套组成。这些部位的分面的质量精度是汽轮机后期的可靠性的重要保证，如果有问题，可能会导致蒸汽泄漏，影响系统的运行，造成重大的安全问题和经济性。在制造过程中，如何保证这些部位的中分面的质量具有重要意义。
关键词：汽轮机；隔板套；中分面加工；变形
前言
隔板是汽轮机的主要部件,其作用是用来固定静叶片(喷嘴)和阻止级间漏汽,并形成汽轮机各级的分隔间壁,使内部分隔成若干个压力段,让蒸汽通过静叶栅将势能转变为动能,并使汽流按规定的方向流入动叶。现代大功率汽轮机中会将隔板套安装在汽缸上,一般一个隔板套中会安装相邻几级的隔板,隔板套通常采用悬挂销固定在下汽缸上,为保证隔板套的上、下中心位置和左右中心位置,可以调整垫片高度,底部平键或定位销的位置。隔板套是构成汽轮机的重要部件。采用隔板套可以简化汽缸结构，使汽轮机轴向尺寸减小，也便于抽汽口的布置，有利于汽缸的通用性，为汽轮机实现模块化设计创造了条件。
1工艺方案的选用
产品的主要工艺路线是：①划线→②粗加工→③划线→④镗序（中分面、拼合孔、立车基准的加工）→⑤二半拼合→⑥立车（沟槽加工）→⑦二半拆分→⑧镗序（剩余孔槽台）→⑨检验。
1.1整体方案及变形控制
由于隔板套体尺寸单薄，在加工过程中受切削应力的影响易产生精车后的变形。为此，经研究及试验，增加一次半精车工序，先去除一部分余量进行时效处理以消除应力。整体加工方案如下：来料划线检查一粗加工中分面一预钻铰销孔留量一加工中分面孔及背部刮面一半精车去除部分余量一时效处理释放应力一中分面修复一精加工中分面及销孔一探伤一精车一精加工其余各处一镶汽封片一车叶顶汽封一安装导叶片一车导叶端面及汽封片槽一安装导叶上汽封片一车汽封片一安装零间隙汽封圈一清理。类似结构的薄环体铸铁件均可采取以上加工工艺方案。
1.2加工叶顶汽封齿前找中方法
该隔板套体长度大于300mm，为保证叶顶汽封齿加工后的圆度，按以下方法进行找中。汽封齿加工前，水平中分面不允许有去除量，如有去除量，需重新评价加工汽封齿时的找中方法。找两档之后需复查端面。记录水平中分面去除量及找正数据。
1)当水平中分面无去除量时。隔板套找正后，按隔板套下半已加工内孔找中在0.05mm以内，找两档，校验后作为汽封齿内孔加工中心。翻身时，以相同方法找两档，校验后作为汽封齿内孔加工中心。
2)当水平中分面单面去除量小于0.10mm时。隔板套找正后，找水平方向两点允差在0.02mm以内，找天地方向两点允差在0.02mm以内，找两档，复查后取中作为汽封齿加工中心。翻身时，以相同方法找两档，复查后取中作为汽封齿加工中心。
3)当水平中分面单面去除量大于0.10mm时。取两档对点找正重新加工找正圆，按找正圆找中，找中方法与中分面无去除量时一致。
1.3外圆零间隙汽封圈的装配
汽封圈弧段与中分面单侧间隙为0～0.8mm，这是装人汽缸后在弹簧压力下的工作状态的间隙。汽封圈单面压入汽封圈槽A面距离。，设此时直径为d。而汽封圈的装配弹簧处于自由状态，汽封圈接触的是汽封圈槽A面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若工作状态下中分面间隙为0，自由状态下直径上总间隙为π(d+a+a)-πd=2πa，则半径上单侧间隙为πa；若工作状态下中分面间隙为0.8mm，则半径上单侧间隙为πa+0.8。因此在装配外圆零间隙汽封圈时，弹簧自由状态下修配汽封弧段，中分面间隙要保证在πa～πa+0.8之间。
1.4吊装及防护
在隔板套吊装、转运、翻身及加工过程中必须做好保护，防止磕碰。球墨铸铁作为脆性材料，磕碰后容易造成损伤，从而造成工件报废。材料焊接性很差，在加工过程中出现问题不允许随意焊接。
1.5控制焊接应力与变形
整个作业焊道宽为30mm,长为7.36m。焊接时容易产生纵向残余应力,在焊缝及其附近的热影响区处产生残余拉应力,因为母材存在一定的淬硬倾向,如果焊缝处存在残余拉应力,在工作环境中随着加载力的增加,应力峰值将不断增加,当应力峰值达到材料的强度极限时,就会发生疲劳破坏。为消除残余应力,需要采用冷焊法焊接,缩小焊接区与结构整体之间的温差。通过对隔板及隔板套配合公差的分析,确定定位肩胛槽进汽侧断面堆焊厚度为6mm,为减小焊接线能量,选用多层多道堆焊工艺,每一焊道宽为8.5~9mm,共施焊9道,层间温度控制低于60℃,焊接电流为130~150A,氩气流量为10~12(L/min)。焊接过程中,由于焊缝较长,焊接方向和顺序不同,每一小段焊缝在焊接时刚性约束也不同,焊缝收缩沿长度、宽度方向分布不均匀,则会产生纵向收缩和横向收缩,引起变形。因此,为控制变形,要求在施焊时,由两名焊工对称地分段焊接,每段焊缝长度不大于100mm。
2技术性预防工艺
铸件在加工过程中，虽然不可能每次都会有较大裂纹产生，但是铸件本身的应力释放和加工过程的应力释放，以及加工过程的缺陷产生都是不可避免的，为了减小这些问题产生的概率，我们针对该类产品做了技术性预防工艺：
1）工序④后将部件静置48h，如果中分面没有变化则继续进行下一道工序，如果存在变化，则重新去除中分面高点，使之达到平面度要求。
2）产品加工后最终检查一遍中分面，如果超差不超过0.03mm，超差面积不超过中分面的
1／10，且不超过100mm×100mm，则对中分面进行研磨处理；如果缺陷数据不满足上述任一条件，则对水平中分面重新加工，但是需要保证其他尺寸精度和形位精度没有超差。在上述技术性预防措施的实际实施中，我们发现静置可以解决80％的该类问题，如果长时间静置后发现中分面仍然超差，则采用加工方式解决，后期没有再产生一例问题。但是如果部件在后期立车序精加工后产生缺陷，那么对缺陷的修复一定程度上会影响中分面的形位精度，如果关联其他位置，也会影响其他位置的尺寸精度和形位精度，此时采用研磨和终检前加工是一个很好的解决办法。
结束语
针对变形的根本原因，本文提出了一种技术性预防性工艺，实施结果证明该工艺是有效的，这为汽轮机部套类产品中分面加工工艺的改进提供了一个切实的思路。而未来应用质量轻、壁厚薄的汽轮机和燃气轮机铸件也是一个趋势，本文的研究将对这类产品加工变形问题的解决起到一定的参考作用。
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论文作者:杨春斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：中分论文; 隔板论文; 加工论文; 汽轮机论文; 应力论文; 间隙论文; 水平论文; 《电力设备》2018年第24期论文;