【摘 要】
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本文以汽轮发电机转轴为研究对象,针对生产过程中因加工故障或嵌线事故造成的转子本体损伤,以及发电机在电厂运行过程中可能发生的转轴轴承挡磨损,基于焊接修复方法,对汽轮发
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本文以汽轮发电机转轴为研究对象,针对生产过程中因加工故障或嵌线事故造成的转子本体损伤,以及发电机在电厂运行过程中可能发生的转轴轴承挡磨损,基于焊接修复方法,对汽轮发电机转轴氩弧焊接修复过程进行控性技术研究。重点解决25Cr2Ni4MoV转轴材料在焊接过程中容易产生热裂纹,且现场修复后无法进行整体转轴焊后热处理带来的技术挑战,以形成切实可行的焊接修复方案。论文的主要工作包括:1.25Cr2Ni4MoV材料氩弧焊修复工艺过程中焊丝材料与转轴结构损伤特征的匹配。建立了转轴缺陷的特征与参数表征模型,选取了从2mm到30mm四种不同坡口深度的25Cr2Ni4MoV试板,针对每一种试板,选用四种不同焊丝进行焊缝性能的对比实验,包括:表面着色探伤、内部超声波探伤、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度及金相组织分析,得到不同坡口深度对应匹配的焊丝材料的焊接修复方案:损伤深度在15mm以下的25Cr2Ni4MoV转轴采用ER80S-Ni2焊丝进行氩弧焊修复性能最佳,损伤深度在15mm-30mm之间的25Cr2Ni4MoV转轴采用ER80S-Ni1焊丝进行氩弧焊修复性能最好。2.25Cr2Ni4MoV材料结构缺陷氩弧焊修复过程中焊接道次与层数对焊接区域残余应力的影响规律。对焊接区域进行有限元建模,仿真分析了多层多道焊缝和单层单道焊缝的温度场和应力场,对比了这两种焊缝的残余应力大小及分布,结果表明多层多道焊缝的残余应力明显小于单层单道焊缝的残余应力。在25Cr2Ni4MoV材料结构损伤的氩弧焊修复过程中选用多层多道焊缝,可以降低焊缝残余应力。3.25Cr2Ni4MoV汽轮发电机转轴氩弧焊修复的工艺性能与使役性能的实验验证。用试环作为汽轮发电机转轴模拟件,在试环上制作整周环状损伤和局部坑状损伤并进行氩弧焊修复,以模拟25Cr2Ni4MoV汽轮发电机转轴焊接工艺约束。在对焊缝进行无损探伤和力学性能测试的基础上,设计了专用工装,模拟汽轮发电机转轴的实际运行工况,对焊缝试环组件进行了超速试验;并对焊缝和母材的导磁性能进行了实验测试与分析,结果表明本文提出的25Cr2Ni4MoV材料氩弧焊修复工艺方法,在力学性能和导磁性能等方面都能够满足汽轮发电机转轴的使用要求。
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