离心风机叶轮焊接时的变形控制技巧

　　以前，在大型电站里使用的离心风机叶轮的焊接工艺中，为了叶轮的变形，常常是按图纸的要求先将叶轮后盘和叶片，前盘和叶片点固成形，之后再用胎具进行刚性固定后再焊接。

　　但这个方法会给施工带来以下困难：

　　(1)由于叶轮前、后盘间距小，会增加焊接难度，同时还会增加焊后清理和检查的难度。

　　(2)由于胎具的投资大，很难一次性投入大量胎具，造成生产量大，而使工期安排困难。

　　(3)由于生产的叶轮种类多，必须要准备多种类型的胎具，生产资金占用大。

　　(4)单纯使用刚性固定法控制变形，容易造成焊后存在较大的残余应力，会对叶轮安全运行带来隐患，还必须得在焊后带胎具进行退火处理，工期长、占用资金多。因此，我厂通过对叶轮焊接中变形的原因进行分析,对工艺做了改进。

一、叶轮焊接变形的原因分析

　　叶轮在焊接中会产生以下变形：

　　(1) 叶片与前、后盘为角焊缝形式，焊接时焊缝角变形会造成叶片的偏斜，影响叶轮质量，严重时还会造成前盘与后盘偏心，影响整体的安装质量。

　　(2)叶片与前、后盘焊接时，会造成前、后盘的波浪变形,影响了叶轮质量。

　　(3)焊后残余焊接应力过大，会造成叶轮运行中的应力释放，产生新的变形，破坏了原有的平衡，从而造成风机的运转振动和温升超标，严重时会造成风机飞车。因此，在组焊的工艺上必须得控制好角变形，减少波浪变形,并消除残余应力。

二、工艺措施

　　(1) 先按图纸将叶片与后盘进行点固，调整好叶片与后盘的角度,然后将后盘旋转到平台上，用固定夹具对后盘进行刚性固定。考虑到焊接时焊工都习惯采用从内圈向外圈方向焊接，从而会产生径向翘曲的情况。

　　因此，在内圈固定前先在内圈下垫 δ = 5mm 的钢板，形成 2°～ 3°的预置变形量。焊接前，在叶片上端用 δ = 12mm 的钢板点固一圈。

　　(2) 焊接时选择2名以上的焊工同时施焊，并采用对称分段焊接的方法，焊接时要求焊接工艺参数相同,焊接速度相同。

　　这样，由于2名焊工同时施焊,焊接角变形的方向相对，角变形量基本相似，角变形就可以通过叶片上端的固定板条相互抵消，从而解决了叶片角变形的问题。

　　同时，由于采用了分段焊接，并且在焊接过程中严格控制了焊接参数的选择，从而减少了在圆周方向上的后盘波浪变形，也减少了焊后残余应力量。

　　(3) 叶片与后盘焊接好后，进行清理和检查合格后要按焊接顺序，在径向用火焰进行均匀加热，温度应在退火温度范围内，这样就消除了部分焊后残余应力。

　　加热后，待温度冷却之后再磨除叶片上端的点固板条，按图纸将前盘点固到叶片上，然后拆除后盘加固。

　　(4)将拼装后的叶轮固定到胎具上，焊接前盘与叶片角焊缝，焊接时的顺序和方法同焊接叶轮后盘与叶片角焊缝相同，并且要严格控制焊接参数。

　　焊接后，在清理和检查消缺后按焊接顺序，同后盘处理时一样，在径向用火焰进行均匀加热，温度在退火温度范围内，冷却后拆除固定胎具。如果在生产中无法安排2名以上的焊工施焊。

　　其实，也可以安排1名焊工施焊，在焊接前可以在3～5片叶片的左右侧点固支撑架以控制角变形，但焊接顺序最好与 2 名焊工时相同。

三、效果验证

　　采用上述工艺措施后，对其效果进行了验证。经过对 10 个直径2m左右的离心式叶轮的变形量进行了实际测量，叶片基本没有产生角变形。前、后盘波浪变形也控制在 2mm 以内，在控制变形方面确实起到了很好的效果。同时，通过以上叶轮在电厂实际运行 1 年以上情况的监测,没有出现因为残余应力影响风机安全运行的情况，这说明在消除残余应力方面也达到了预期效果。