專利名稱：一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法
技術領域：
本發明涉及燃燒室司太立合金堆焊方法。
背景技術：
燃壓機組燃燒室中的定位器以及燃燒室座圈，材質為俄標鎳基高溫合金 3 Π648 JI (10Cr30Ni50WMoAlTiNb)，按設計要求需在此材料上堆焊一層司太立合金層，以提高其耐磨損、耐沖擊、耐腐蝕等特殊要求。對于3Π648 的焊接性目前了解較少，在該材質上堆焊司太立合金堆焊屬于新的焊接工藝。另外設計要求堆焊層硬度要在HRC40以上，但是司太立合金是一種易裂焊材，其抗裂性和硬度又是兩種矛盾的性能指標。因此需要通過模擬產品試樣進行一系列焊接、熱處理以及金相、力學等試驗，摸索出最佳工藝，使焊縫性能達到產品要求，保證燃壓機組安全運行。
目前，在司太立合金堆焊方面，工藝上我們同國外技術差距不大，但是由于我國3(MW天然氣壓縮燃氣輪機的研制比國外晚，對烏克蘭標準材料了解較少。因此對 3 Π648 JI (10Cr30Ni50WMoAlTiNb)這種鎳基高溫合金的焊接性能了解不多，只有通過焊接試驗來摸索其焊接流動性、熔敷效果、線膨脹系數、收縮率等焊接特性，并通過理化試驗檢驗其焊縫性能，最終分析得出合理的工藝參數，完善司太立合金堆焊工藝，保證堆焊層的硬度等各項性能指標達到設計要求，使公司的燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊制造工藝達到國內外先進水平。發明內容
本發明是要解決燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊焊縫強度、抗裂性能不符合設計要求與機組安全運行不平穩的問題，而提出的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法。
本發明一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法按以下步驟實現
一、使用體積百分含量為97% 100%乙醇水溶液對工件焊接區域進行清理；
二、采用爐窯設備對工件加熱至350 400°C并保持溫度在此區間；
三、以8 10L/min的流速通入氬氣進行保護，然后使用直流氬弧焊機對工件進行焊接；其中，所述直流氬弧焊機選用Φ2. O鈰鎢極，焊接電流調至45 60A，所述焊接使用的焊材為司太立6號鈷基硬質合金焊絲，焊接速度60 80mm/min,道間溫度350 400°C ；
四、工件無裂紋焊接缺陷后，對其進行熱處理；其中，所述熱處理方法為以150 2000C /時的升溫速度，將工件升溫至840 860°C，并保溫2小時，再以100 150°C /時的降溫速度，將工件降溫至150°C以下，然后進行空冷即完成了燃氣輪機燃燒室司太立合金的堆焊。
發明效果目前此項成果已經納入產品焊接工藝中，在燃壓機組定位器、座圈的焊接工藝中所采用的焊接參數均是該參數。通過此項成果，使我們對3Π648 這種材質的焊接性有一定的了解，熟悉了該堆焊結構的性能特點，總結出了焊縫性能隨焊接及熱處理參數變化的規律，得到了燃壓機組燃燒室司太立堆焊的最佳焊接參數，并為今后同類材料的焊接生產提供了有價值的參考資料，填補了對該材料焊接研究領域的空白。在燃壓機組的生產中保證了燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊焊縫強度、抗裂性能符合設計要求的問題，設計要求堆焊層硬度要在HRC40以上，而本試驗均能滿足要求，硬度最低在43. 2HRC，從而有效的保證了產品焊接質量，降低返修率，節省大量資金，有效地保證燃壓機組質量，保障機組安全運行平穩。


圖1為定位器焊件示意圖；其中a表示司太立堆焊層焊接處；
圖2為座圈焊件示意圖；其中a表示司太立堆焊層焊接處；
圖3司太立合金堆焊層硬度-熱處理溫度曲線；
圖4為定位器焊接試樣；其中A表示堆焊層，B表示母材3 Π648 JI，C表示堆焊層第一層，D表不堆焊層第二層；
圖5為X 200下焊縫金相組織照片；
圖6為X 500下焊縫下金相組織照片；
圖7為X 200下母材金相組織照片；
圖8為X 500下母材金相組織照片；
圖9為X200下熱影響區金相組織照片；
圖10為X500下熱影響區金相組織照片；
圖11為X 200下熔合線金相組織照片；
圖12為X 500下熔合線金相組織照片。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法按以下步驟實現
一、使用體積百分含量為97% 100%乙醇水溶液對工件焊接區域進行清理；
二、采用爐窯設備對工件加熱至350 400°C并保持溫度在此區間；
三、以8 10L/min的流速通入氬氣進行保護，然后使用直流氬弧焊機對工件進行焊接；其中，所述直流氬弧焊機選用Φ2. O鈰鎢極，焊接電流調至45 60A，所述焊接使用的焊材為司太立6號鈷基硬質合金焊絲，焊接速度60 80mm/min,道間溫度350 400°C;
四、工件無裂紋焊接缺陷后，對其進行熱處理；其中，所述熱處理方法為以150 2000C /時的升溫速度，將工件升溫至840 860°C，并保溫2小時，再以100 150°C /時的降溫速度，將工件降溫至150°C以下，然后進行空冷即完成了燃氣輪機燃燒室司太立合金的堆焊。
本實施方式效果目前此項成果已經納入產品焊接工藝中，在燃壓機組定位器、座圈的焊接工藝中所采用的焊接參數均是該參數。通過此項成果，使我們對3Π648 這種材質的焊接性有一定的了解，熟悉了該堆焊結構的性能特點，總結出了焊縫性能隨焊接參數變化的規律，得到了燃壓機組燃燒室司太立堆焊的最佳焊接參數，并為今后同類材料的焊接生產提供了有價值的參考資料，填補了對該材料焊接研究領域的空白。在燃壓機組的生產中保證了燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊焊縫強度、抗裂性能符合設計要求的問題，設計要求堆焊層硬度要在HRC40以上，而本試驗均能滿足要求，硬度最低在43. 2HRC，從而有效的保證了產品焊接質量，降低返修率，節省大量資金有效地保證燃壓機組質量，保障機組安全運行平穩。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中的工件為燃氣輪機燃燒室中的定位器和座圈。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟二中對工件加熱至360 390°C。其它步驟及參數與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟三中的氬氣純度99. 999 % 100 %。其它步驟及參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟三中是以8. 5 9. 5L/min的流速通入氬氣進行保護的。其它步驟及參數與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體 實施方式一至五之一不同的是步驟三中焊接電流調至50 55A.。其它步驟及參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟三中焊接速度控制在65 75mm/min。其它步驟及參數與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟三中道間溫度360 390°C。其它步驟及參數與具體實施方式
一至七之一相同。
通過以下試驗驗證本發明有益效果
試驗I
I、通過金屬化學成份分析實驗得到3 Π648 JI材料金屬化學成分如表I所示
表I 3 Π648 JI材料金屬化學成分
權利要求
1.一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法按以下步驟實現 一、使用體積百分含量為97% 100%乙醇水溶液對工件焊接區域進行清理； 二、采用爐窯設備對工件加熱至350 400°C并保持溫度在此區間； 三、以8 10L/min的流速通入氬氣進行保護，然后使用直流氬弧焊機對工件進行焊接；其中，所述直流氬弧焊機選用0 2. O鈰鎢極，焊接電流調至45 60A，所述焊接使用的焊材為司太立6號鈷基硬質合金焊絲,焊接速度60 80mm/min,道間溫度350 400°C ； 四、工件無裂紋焊接缺陷后，對其進行熱處理；其中，所述熱處理方法為以150 2000C /時的升溫速度，將工件升溫至840 860°C，并保溫2小時，再以100 150°C /時的降溫速度，將工件降溫至150°C以下，然后進行空冷即完成了燃氣輪機燃燒室司太立合金的堆焊。
2.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟一中的工件為燃氣輪機燃燒室中的定位器和座圈。
3.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟二中對工件加熱至360 390°C。
4.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟三中的氬氣純度99. 999% 100%。
5.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟三中是以8. 5 9. 5L/min的流速通入氬氣進行保護的。
6.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟三中焊接電流調至50 55A.。
7.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟三中焊接速度控制在65 75mm/min。
8.根據權利要求I所述的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，其特征在于步驟三中道間溫度360 390°C。
全文摘要
一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法，本發明涉及燃燒室司太立合金堆焊方法。本發明是要解決燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊焊縫強度、抗裂性能不符合設計要求與機組安全運行不平穩的問題，而提出的一種燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊方法。一、對工件焊接區域進行清理；二、采用爐窯設備對工件加熱；三、使用直流氬弧焊機對工件焊接司太立合金；四、工件無裂紋焊接缺陷后，對其進行熱處理，即完成了燃氣輪機燃燒室司太立合金的堆焊。本發明應用于燃氣輪機燃燒室司太立合金堆焊領域。
文檔編號B23K9/235GK102974917SQ201210447249
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者付強, 黨麗麗, 沈陽威, 楊浩, 張良華, 王德彪, 蘇志成, 劉少勇, 楊有生, 王恒, 季常贏 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司