（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046）
摘要：电子束焊接随着现代原子能、航空和宇航等尖端技术的应用而迅速发展起来，成功地解决了为现代尖端产品而发展的各种新型材料的焊接问题，由于具有独特的优点，迅速推广到精密技术、汽车工业和机械制造业等领域，逐渐代替了以往的加工方法和生产流程，应用日益广泛。与此同时，电子束焊接设备更加完备、精确、自动化程度更高，技术日趋成熟。由于电子束焊接功能强、工艺效果好，所以应用面越来越广，是一种具有特殊优势的制造技术，应用领域大规模拓宽到几乎所有机械制造部门。基于此，本文主要对汽轮机零部件的电子束焊接进行分析探讨。
关键词：汽轮机零部件；电子束焊接
1、前言
在燃气轮机上的应用，很早已经对轴、机匣、导向隔板、叶片等零部件采用电子束焊接，而且用于部件的修复工作。在汽轮机制造业除了隔板、叶片等部件已采用电子束焊接，随着电子束焊接技术的发展，电子束焊接必将代替一些常规的焊接方法制造出更多的汽轮机零部件。
2、电子束钎焊
真空电子束钎焊作为一种高质量、高效率、精确控制的制造技术，对各种精密、复杂部件的连接制造具有非常重要的意义。用电子束作为加热源进行真空钎焊，就是用电子束高速扫描，使电子束由点热源转化为面热源，实现零件的局部高速均匀加热。该工艺具有普通真空钎焊无法比拟的优越性，如高温停留时间短、大大减少钎料对母材的溶蚀、输入能量精密可控、能量输入路径可任意编辑等。近年来国内外已通过电子束钎焊技术实现了陶瓷零件、碳－碳复合材料、立方氮化硼与碳化钨基体以及换热器管板结构[7]的连接。在国内，电子束复合加工技术应用尚未普及，仅某航空研究所对飞机换热器管板结构进行过初步研究
3、大型、大功率电子束焊机
大功率电子束焊机一次可以焊透300mm厚的钢板、450mm厚的铝合金。世界上工业先进国家早在上世纪70年代就发展了该项技术，大功率焊接技术日臻完善，并在重工业部门得到多方面的应用。电子束焊接设备一个令人瞩目的变化就是中压(60kV)机组的发展。近年来在提高中压型焊机功率与焊接穿透深度及深宽比方面取得了显著进展，已经取得与高压电子束焊机相近的工艺效果，因此近年来中压大型电子束焊机发展很快。
高压电子束焊机具有熔深大、深宽比大、电子束能量高、焊接时焊枪和工件距离大(1000mm)、射程远、便于焊接可达性差的各种工件的特点。然而，在同等功率条件下比中压型价格贵很多、成本高，同时射线防护难。而中压型电子束焊机成本低、射线防护容易，并且熔深已有很大提高，焊缝形状也有改善，同时采用了动枪，可根据工件位置自由调整，焊接的工件尺寸要比使用定枪的焊机大得多。动枪更适于和中压型焊机配合使用，电子束焊机采用中压型与动枪结合较为适宜，因此这种型式的大型、大功率的焊机制造比例越来越大，成了发展趋势。
4、厚板焊接
电子束焊接作为一种高能束的焊接方法，能够用单道焊实现大厚度结构件的焊接，以代替常规多道焊的焊接方法，这不但能提高劳动生产率，而且从节约材料上来看也有显著的经济效益，因此在重型机械行业上的应用更显现出巨大的优越性。但是对于厚板电子束焊接所形成的焊缝，熔深大、熔宽小、深宽比大，一旦电子束有偏移，将会造成未熔合和咬边等缺陷，焊缝对中、跟踪系统就显得尤为重要。同时焊接位置对焊缝成形也有重要影响，当电子枪水平放置焊接时，由于其熔深受重力的影响较少，束孔比较稳定，而易于排气，可获得良好的焊缝形状，而且增加熔深，对厚板焊接无论从装配、焊缝成形和熔透深度上都显现出比垂直枪水平焊的优越。
5、电子束焊接在汽轮机制造业的应用
5.1汽轮机隔板的焊接
隔板这种汽轮机通用定子，采用电子束焊接，国外已有多年历史，在上世纪60年代就代替埋弧焊、气体保护焊投入生产，不但提高了焊接质量而且取得非常明显的经济效益，因此在欧、美、日、俄等国家获得了广泛应用。对于200MW以下的由叶栅分别和围带、隔板体组焊成的隔板来说，电子束焊接存在的异种材料焊接、磁性材料焊接和一部分电弧焊接头处进行电子束焊接所遇到的问题，生产中都得到了较好的解决。
对于300MW和600MW汽轮机隔板，由于隔板是由若干自带围带和叶根的单支导叶组成圆盘焊接在一起，改用电子束焊接则要简单和方便许多，电子束焊接显现出更大的优越性。因此说隔板的电子束焊接是汽轮机生产中势在必行的举措。
5.2调速级叶片的焊接
为了解决加工困难和提高生产效率，将2个或3个单只叶片组合在一起进行电子束焊接，组成两联、三联调速级叶片。电子束焊接调速级叶片已取得理想的结果;同时成功地应用在叶片的焊接及焊接修复上。
5.3转子焊接
虽然世界上汽轮机转子采用电子束焊接不如燃气轮机那么普遍，这是因为从材料焊接性、转子的尺寸考虑，要比燃气轮机转子焊接困难许多。然而1995年欧洲ABB公司，将长4m多的转子，分成8段，用7道焊缝焊接成整根转子，这是很有价值的尝试，将起到开拓作用。
5.4重型齿轮焊接
随着工程机械、冶金设备和造船业的发展，重型齿轮需求日益增多。重型齿轮都是采用焊接方法制造，存在着劳动生产率低、焊接变形大、接头质量不易保证、消耗大、劳动条件恶劣等问题。若用大型、大功率电子束焊机焊接来代替常规的焊接方法焊接重型齿轮，将解决上述问题。重型齿轮的电子束焊接技术已作为国家“九五”攻关目标，这是国家经济发展的需要，因此重型齿轮的电子束焊接试验研究具有重要意义，一旦实现必将产生积极效果。
5.5表面处理和合金化
电子束表面处理、表面合金化已取得令人满意的效果，这种真空电子束物理合金蒸汽沉积技术，可在金属表面沉积指定成分的金属涂层，可使金属表面硬化或增加耐热性、耐磨性、耐蚀性，该技术已投入使用。电子束表面处理和表面合金化，将会在汽轮机防磨损、防水蚀以及燃气轮机耐高温、防腐蚀方面得到应用。
5.6修复和其它零部件的焊接
电子束除焊接外，凡在零部件终加工后出现的缺陷，以及在使用中磨损的零部件都可以用电子束进行补焊修复。其它焊接件如主汽阀、调节阀等大型铸钢件的拼焊，缸体进汽管、出汽管改为电子束焊同样会取得明显效果。又如焊接量大的大厚度挠性板、工艺复杂的带颈法兰封头、焊接质量不易保证的铜合金筒体等零部件都可用电子束焊接代替常规焊接方法，只要稍微改变焊缝形式，很多汽轮机的焊接件都可进行电子束焊接，其应用极为广泛。
6、结束语
（1）电子束焊接具有独特的优点使其应用范围日益广泛，随着大型、大功率电子束焊机在重型机械工业推广应用，电子束设备及实际应用都取得很大发展。
（2）电子束几乎可焊接各种金属如黑色金属、有色金属、活性金属及其合金，除了焊接外，又具有切割、打孔、金属表面改性等功能，用途十分广泛。
（3）电子束焊接在汽轮机制造业，尤其是发电设备的大型焊接构件和关键零部件采用电子束焊接后会取得很大效益，电子束焊接技术在汽轮机制造业有着广泛的发展前景，它必将使焊接技术水平跻身于世界先进之列。
参考文献：
[1]任家烈，吴爱萍.先进材料的连接[M]．机械工业出版社，2000
[2]潘丽华，孙卫东，陈昊．30Cr钢壳体淬火状态下真空电子束焊接工艺[J]．推进技术，2003（5）：478-480.