Сварка турбин

12.07.2018
К началу 1960-х гг. в Советском Союзе развернулось интенсивное строительство электростанций. При этом возраставшая с каждым годом потребность в увеличении производства электроэнергии удовлетворялась за счет повышения единичной мощности энергоблоков. В 1970-е гг. эта задача приобрела особую актуальность в связи с сооружением атомных электростанций. Моноблочное исполнение турбоустановок с реакторами ВВЭР-1000 потребовало увеличения частоты вращения ротора до 1500 об/мин. Создание таких паровых турбин предусматривало изготовление крупногабаритных роторов цилиндра низкого давления диаметром до 3000 мм, длиной около 12000 мм и массой порядка 200 т. Для изготовления подобных роторов в цельнокованом варианте требовалось получать единичные качественные слитки массой до 800 т и поковки до 500 т.

Харьковским турбинным заводом «Турбоатом», ИЭС им. Е.О. Патона, ЦНИИТМАш и ВПТИТяжмаш был разработан принципиально новый технологический процесс изготовления сварных роторов из заготовок значительно меньших размеров. Такие заготовки были доступны в то время. Они изготавливались на действующем оборудовании отечественных заводов. При этом качество отдельных кованых заготовок оказалось значительно выше, чем цельнокованого ротора, так как исключалась осевая зона ликвации.

Это позволило применить прогрессивный метод сборки и сварки ротора — с горизонтальным расположением оси. Принципиальная особенность стенда для горизонтальной сборки и сварки ротора заключается в том, что элементы ротора (отдельные диски), изготовлены из поковок массой до 40 т. Перед присоединением каждой последующей заготовки’ ее устанавливают в подвижном вращающемся центрирующем приспособлении с базированием по предварительно обработанным торцам и наружному диаметру.

Разработанная в ИЭС технология и сварочная аппаратура с программным управлением процессом сварки позволили выполнять швы в узкую глубокую разделку кольцевых стыков ротора с использованием предварительного и сопутствующего подогрева свариваемого изделия до 350 °С. Предложенный технологический процесс изготовления тяжелых сварных роторов позволил не только увеличить производительность сварочных работ и улучшить условия труда сварщиков-операторов, но и обеспечить заданную высокую точность геометрии роторов.

Разработанный под руководством Б.Е. Патона технологический процесс изготовления сварных крупногабаритных роторов мощных паровых турбин и оборудование для сборки и сварки были успешно освоены на Харьковском турбинном заводе «Турбоатом» при производстве штатных роторов ЦНД турбин К-1030-60/1500 (мощностью 1000 МВт) для энергоблоков АЭС.