Исследования технологии автоматической сварки под слоем флюса производили на цилиндрических и плоских моделях с использованием различных сварочных материалов. Наиболее благоприятные технологические свойства, в том числе и отделимость шлака при температуре подогрева под сварку до 450 °С, имеет флюс АН-17М. Он может быть использован при заполнении глубоких н узких разделок (рис. 2).
Металл шва, наплавленный проволокой Св-08ХН2ГМЮ, обладает хорошими прочностными и пластическими характеристиками (табл. 3). После отпуска при 630 °С в течение 25 ч предел текучести металла шва равен (54...56)107 Па. Уровень остаточных напряжений, исследованных на моделях 0 450 мм методом Закса путем послойной проточки, после отпуска при 630 °С в течение 25 ч не превышал 4,0-107 Па для тангенциального направления и 2,0* Ю7 Па для радиального.
При сварке роторов ЦНД турбины К-1200-240 был применен флюс АН-17М в сочетании с проволокой Св-08ХН2ГМЮ. Сварку осуществляли сварочной головкой с программной раскладкой валиков в разделке 3.
Для предупреждения возможности образования холодных трещин в соединениях ротора в процессе их заполнения сварку производили с предварительным и сопутствующим подогревом при температуре 250... 400 °С. Для обеспечения технологических режимов подогрева ротора установили четыре фидера мощностью по 630кВА (суммарная мощность 2520 кВА), которые обеспечили одновременный нагрев под сварку зоны двух свариваемых разделок до температуры 300... 400 °С и всей бочки до 150...200 °С.
При изготовлении моделей и опытно-штатных роторов была полностью отработана технология зонального нагрева, выбраны нагревательные устройства (индукторы соленоидного и петлевого типов), а также разработана конструкция передаточной тележки, обеспечивающая подвод, перемещение индукторов относительно сварных пазов и их раскрытие при установке на роторе.
Каждое нагревательное устройство (всего 16) соленоидного типа состоит нз двух полу-витков (верхних и нижних), которые со стороны крепления к подвижной тележке имеют гибкие перемычки, позволяющие производить раскрытие полу-витков, а с противоположной — термические зажимы, посредством которых осуществляется электрическое соединение полу-витков.
Нагревательное устройство петлевого типа (две штуки) устанавливается в зоне размещения опорных люнетов (неподвижных) и имеет четыре витка, охватывающих верхний сектор с углом 180° по периметру ротора. Все индукторы крепились к механическому устройству, которое, в свою очередь, закреплялось на подвижной тележке перемещающейся в перпендикулярном направлении относительно оси ротора. Нагревательные устройства обеспечили одновременно нагрев соединений, регулирование температуры и подогрев бочки ротора. Возможна также одновременная сварка и сопутствующий нагрев соединений, удаленных от работающих автоматов на расстояние 700 мм. Контроль температуры производился контактной термопарой, точность измерения которой составляла +5 °С.
При освоении технологии автоматической сварки под слоем флюса на натурной модели, а также при изготовлении штатных роторов подтвердилась правильность использования сварочных материалов н назначения тепловых режимов сварки. Показатели механических свойств сварных соединений натурной модели совпали с данными лабораторных исследований. Радиальное биение роторов не превышало 0,9 мм.
Анализ надежности сварных соединений (с позиций трещиностойкости) показал достаточный уровень запаса прочности и позволил обосновать рекомендации по допустимым размерам дефектов в шве (4X14 мм на поверхности и 8X14 мм внутри шва).
Сборка и сварка штатных роторов осуществлялась на специально созданных сборочном стенде н портальной установке, в которую входят: головка для аргонодуговой сварки; головка для автоматической сварки под слоем флюса; метрологическое оборудование; индукционное оборудование для подогрева; установка для радиометрического и ультразвукового контроля сварных соединений.
Отпуск роторов производили в горизонтальной электропечи при температуре 630 °С. Изготовленные с использованием указанного оборудования сварные роторы ЦНД турбины К-1200-240 отвечают всем техническим требованиям. Вывод
Освоены технология н оборудование для изготовления уникальных сварных роторов мощных турбин. Качество металла и геометрия роторов отвечают всем техническим требованиям.
