[发明专利]用电子束焊接的带有坡口面结构的汽轮机喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机喷嘴的焊接结构。

背景技术

喷嘴是高压蒸汽进入汽轮机的门户，是汽轮机的重要零部件之一，喷嘴的制造在相当长的一段时期采用镶嵌式的结构。由于这种设计结构复杂、相关零件多、装配难度大、体积大，影响汽轮机效率的进一步提高。

随着焊接技术的发展，真空电子束焊接的优点已被充分利用，广大设计者们考虑利用电子束焊接的优点，将汽轮机喷嘴改成焊接结构，即将喷嘴组和喷嘴室装配焊接在一起，这样可大大简化喷嘴的结构，减小喷嘴的体积，提高汽轮机的工作效率。由于喷嘴的制造精度对汽轮机的工作效率和安全性影响很大，因此对焊接性能和制造精度要求很高。而许多著名的汽轮机制造厂商均考虑将把电子束焊接方法应用到汽轮机喷嘴制造领域中，由原来的镶嵌式结构改为焊接结构，至目前为止，在国内汽轮机制造领域中，喷嘴的电子束焊接还是一片空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种用电子束焊接的带有坡口面结构的汽轮机喷嘴，它不仅可解决汽轮机喷嘴采用镶嵌式结构，存在结构复杂、相关零部件多、装配难度大、体积大，影响汽轮机效率进一步提高的问题，同时还可弥补国内汽轮机制造领域，汽轮机喷嘴无电子束焊接的空白。

本发明的喷嘴由喷嘴室和喷嘴组组成；喷嘴室与喷嘴组之间的下焊接坡口面的延长线交于喷嘴的Y向中心轴线的E点上，E点至喷嘴的中心点0之间的距离H为1100mm，下焊接坡口面与过E点的Z1方向线之间的夹角α为40°，喷嘴室与喷嘴组之间的上焊接坡口面的延长线交于喷嘴101的Y向中心轴线的F点上，F点位于E点的上方，F点至E点的距离h为5mm，上焊接坡口面与过F点的Z2方向线之间的夹角β为40°。

本发明具有以下有益效果：一、本发明采用当今世界上最为先进的焊接方法——电子束焊接，经过长期研究和试验，最终确定了汽轮机喷嘴电子束焊接的坡口结构形式，这样在保证汽轮机喷嘴焊接质量和方便装配的同时，还使喷嘴的结构简单化，减小了喷嘴的体积，并且便于对喷嘴室进行防护，实现了在真空条件下，用电子束一次完成两条焊缝的焊接。二、本发明完全解决了喷嘴组和喷嘴室装配困难、无法进行喷嘴室内部防护、以及一次真空焊接两条焊缝等问题。通过对喷嘴电子束焊接坡口的结构设计，真正实现了喷嘴制造加工技术的改进，使电子束焊接喷嘴的优越性得以充分的体现。通过实际的生产实践证实了本发明设计的合理性和实用性。三、上焊接坡口面和下焊接坡口面分别设置在过E点的Z1方向线的上下两侧，上焊接坡口面与过F点的Z2方向线之间的夹角β和下焊接坡口面与过E点的Z1方向线之间的夹角α均为40°，使焊接过程中穿透的束流近似汇交于一点，这样可以采用较细的棒材，弯制成弧形衬于喷嘴室内部，进行穿透束流的防护，电子束焊接完成后，细的钢棒可以方便地通过手孔从喷嘴室中取出，从而解决了电子束焊接喷嘴防护难的问题。四、本发明成功地解决了汽轮机喷嘴一次性焊接与焊接装配之间的矛盾，保证了喷嘴装配间隙的合格，即使喷嘴组在加工过程中出现相对较大的变形，也不会有装不进去的现象发生。五、本发明实现了喷嘴电子束焊接的方便、快捷、高效、保质的目标，它不仅大幅度地提高了电子束焊前的装配精度，缩短了喷嘴电子束焊接的生产周期，提高了产品质量和生产效率，经济效益和社会效益也有显著的提高，同时，还提高了汽轮机的制造水平，实现了技术上的重大突破，对国内汽轮机制造业的发展也将起到推动作用。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图2的B部放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式的喷嘴101由喷嘴室1和喷嘴组2组成；喷嘴室1与喷嘴组2之间的下焊接坡口面3的延长线交于喷嘴101的Y向中心轴线的E点上，E点至喷嘴101的中心点0之间的距离H为1100mm，下焊接坡口面3与过E点的Z1方向线之间的夹角α为40°，喷嘴室1与喷嘴组2之间的上焊接坡口面4的延长线交于喷嘴101的Y向中心轴线的F点上，F点位于E点的上方，F点至E点的距离h为5mm，上焊接坡口面4与过F点的Z2方向线之间的夹角β为40°。

具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的下焊接坡口面3的里端点G交于以喷嘴101的中心点O为圆心、直径Φ1为1014mm的圆周上。采用上述技术参数，便于对喷嘴组2的坡口面与喷嘴1的坡口面之间的焊接定位。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。