Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора

Abstract

В настоящее время рабочие колеса центробежных машин изготавливают вакуумной пайкой, дуговой сваркой и сваркопайкой. В целях достижения более совершенного производства колес разработана технология электронно-лучевой сварки тавровых соединений типа «диск-лопатка» применительно к рабочим колесам центробежных машин. Проведены исследования по разработке технологии электронно-лучевой сварки высоколегированной коррозионностойкой стали X3CrNiMol3-4 аустенитно-мартенситного класса для создания рабочего колеса центробежного компрессора с толщиной стенки покрывного диска 12, 15, 20 мм и толщиной лопатки 6 мм. Получены оптимальные энергетические, временные и пространственные параметры электронного пучка, обеспечивающие формирование качественных сварных швов прорезного типа требуемой глубины проплавления. Для получения галтелей радиусом 2…3 мм между лопаткой и покрывным диском был предложен метод соединения путем расплавления металлических вставок, которые прикреплялись к обеим сторонам лопатки. Сваренное по разработанной технологии рабочее колесо центробежного компрессора прошло статическое и динамическое балансирование с последующими разгонными испытаниями. Разработанная технология электронно-лучевой сварки рабочих колес может быть использована в конструкциях, предназначенных для работы при вибрационных нагрузках.

Nowadays the impellers of centrifugal machines are manufactured by vacuum brazing, arc welding and braze welding. In order to achieve a more perfect production of impellers the technology of electron beam welding of T-joints of the «disc–blade» type as-applied to impellers of centrifugal machines was developed. The investigations on the development of technology for EBW of high-alloy corrosion-resistant steel X3CrNiMo13-4 of austenitic-martensitic class were carried out to create an impeller of the centrifugal compressor with wall thickness of the covering disc of 12, 15, 20 mm and 6 mm thickness of the blade. The optimal power, time and spatial parameters of the electron beam were obtained providing the formation of high-quality welds of a slot type of the required penetration depth. To produce fillets of 2–3 mm radius the joining method between the blade and the covering disc was proposed by melting metallic inserts which were fastened on the both sides of the blade. The impeller of centrifugal compressor, welded according to the developed technology, passed static and dynamic balancing with the subsequent acceleration tests. The developed technology of EBW of impellers can be used in the structures intended for service under the vibration loads.