尾喷管焊接维修飞机论文终稿

1、尾喷管焊接维修【摘要】本文论述了尾喷管的类型和结构、常见故障及其产生故障的原因，并对其故障的焊接维修方法进行了介绍。其中主要介绍了气焊和氩弧焊对尾喷管的维修，及尾喷管的喷口修理，并对焊接常见缺陷问题也进行了简单叙述。关键词: 尾喷管 气焊 氩弧焊 维修 裂纹Abstract： This paper discusses the nozzle type and structure, its common faults and the cause of fault, and the fault of welding repair method is introduced in this paper.

2、 It mainly introduces the gas welding and argon arc welding of the nozzle and the nozzle spout repair, repair, and the welding defects were also briefly describedKeywords: nozzle welding argon arc welding repair of cracks目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc310291579 第一章 尾喷管简介 PAGEREF _Toc310291579 h

3、 6 HYPERLINK l _Toc310291580 1.1 尾喷管定义 PAGEREF _Toc310291580 h 6 HYPERLINK l _Toc310291581 1.2 尾喷管的分类 PAGEREF _Toc310291581 h 6 HYPERLINK l _Toc310291584 1.3 尾喷管的研究的主要研究方向 PAGEREF _Toc310291584 h 6 HYPERLINK l _Toc310291586 第二章 尾喷管结构 PAGEREF _Toc310291586 h 6 HYPERLINK l _Toc310291587 2.1 尾喷管的结构示意图

4、PAGEREF _Toc310291587 h 6 HYPERLINK l _Toc310291590 2.2 尾喷管的安装示意图 PAGEREF _Toc310291590 h 7 HYPERLINK l _Toc310291596 第三章 尾喷管常见故障 PAGEREF _Toc310291596 h 8 HYPERLINK l _Toc310291597 尾喷管常见故障与故障率 PAGEREF _Toc310291597 h 8 HYPERLINK l _Toc310291599 尾喷管常见故障具体分析及相应焊接维修方法 PAGEREF _Toc310291599 h 8 HYPERLI

5、NK l _Toc310291600 尾喷管安装边裂纹 PAGEREF _Toc310291600 h 8 HYPERLINK l _Toc310291601 3.2.2 简体裂纹 PAGEREF _Toc310291601 h 10 HYPERLINK l _Toc310291602 筒体滚焊缝裂纹、脱焊 PAGEREF _Toc310291602 h 12 HYPERLINK l _Toc310291603 3.2.4 尾喷管锥体及整流支板裂纹、脱焊 PAGEREF _Toc310291603 h 14 HYPERLINK l _Toc310291604 3.2.5 尾喷管锥体盖磨损 PA

6、GEREF _Toc310291604 h 16 HYPERLINK l _Toc310291605 第四章 尾喷管焊接维修 PAGEREF _Toc310291605 h 17 HYPERLINK l _Toc310291606 4.1 尾喷管常见裂纹焊接维修 PAGEREF _Toc310291606 h 17 HYPERLINK l _Toc310291607 尾喷管野外修理范围 PAGEREF _Toc310291607 h 18 HYPERLINK l _Toc310291608 尾喷管喷口处理及野外修理范围 PAGEREF _Toc310291608 h 19 HYPERLINK

7、l _Toc310291609 第五章 焊接维修常见缺陷及其危害 PAGEREF _Toc310291609 h 20 HYPERLINK l _Toc310291610 焊接缺陷 PAGEREF _Toc310291610 h 20 HYPERLINK l _Toc310291611 焊接缺陷及其引起的原因 PAGEREF _Toc310291611 h 20 HYPERLINK l _Toc310291612 焊接缺陷的危害 PAGEREF _Toc310291612 h 21 HYPERLINK l _Toc310291613 焊接缺欠形式及其预防 PAGEREF _Toc3102916

8、13 h 21 HYPERLINK l _Toc310291614 结 束 语 PAGEREF _Toc310291614 h 24 HYPERLINK l _Toc310291615 谢 辞 PAGEREF _Toc310291615 h 25 HYPERLINK l _Toc310291616 文 献 PAGEREF _Toc310291616 h 26第一章 尾喷管简介1.1 尾喷管定义尾喷管又称排气喷管、喷管或推力喷管。它是喷气发动机中使高压燃气（或空气）膨胀、加速并以高速排出发动机的部件。尾喷管是引导涡轮后燃气向外喷射的组合件。它安装在涡轮发动机的后端，其主要功用是将从尾喷管中流过的

9、燃气热能变为动能，使发动机产生推力，并将燃气排出机体之外。在航空燃气涡轮发动机机上, 尾喷管的功能是将从涡轮(或加力燃烧室)流出的燃气膨胀加速,将燃气中的一部分热焓转变为动能,从尾喷管高速喷出,产生反作用推 力. 有的尾喷管还带有反推力装置,以缩短飞机着陆时的滑行距离;有的尾喷管 还带有消音装置,以减少排气的噪声;有的尾喷管可以改变射流方向,称为矢量 喷管,它可以使燃气射流向上下左右不同方向偏转一个可以操纵的角度,对飞机 产生一个俯仰或左右偏转的力矩,便于在高速飞行中对飞机进行操纵和控制。1.2 尾喷管的分类据尾喷管出口气流喷射速流的不同,可以分为亚声速喷管和超声速喷管 两类.亚声速喷管为收敛

10、形喷管,超声速喷管为收敛扩张形喷管。各种不同类型的尾喷管归结为两大类： 一类为固定喷管，包括简单收敛喷管和高涵道比 分开排气喷管；另一类为可调面积喷管，包括引射喷管、收敛-扩张喷管、塞式喷管以及各 种不同类型的非轴对称喷管.尾喷管类型的选择主要是根据发动机飞机和任务的综合要求以及适当的权衡分析决定。1.3 尾喷管的研究的主要研究方向对尾喷管的研究主要集中在喷管的内特性和气动载荷两方面。在喷管的内特性方面所考虑的 是喷管的推力系数和流量系数随喷管的流动损失、漏气量、冷却空气损失和气流分离损失的变化，供发动机性能计算用。在气动载荷研究方面，要估算作用在主喷管、副喷管调节和外鱼鳞片上的气动载荷，用于

11、零件结构强度设计和作动系统设计。第二章 尾喷管结构 尾喷管的结构示意图下图是离心式喷气发动机尾喷管示意图，从图中可见它由排气管和尾喷口两部分组成。图 1 尾喷管结构示意图2.2 尾喷管的安装示意图图是离心式发动机尾喷管的所有零件及其安装顺序图。从图中可见它由外锥形筒体和整流内锥体、整流支板、外罩等组成。燃气流从筒体与整流锥之间流过。整流内锥体用四个穿过排气管套及锥体的固定螺栓与外管连接起来。螺栓装在整流支板内，整流支板做成流线形，能排除涡轮后燃气的涡流。因为排气管壁与锥体的受热温度不同，所以它们的热变形也不样，以致在钢性的连接中能引起温度应力。为了避免这种温度应力，只有把整流支板焊在排气管外壁

12、上，并把整流支板很松地放在锥体的凹槽中。为了增加刚性，在排气管的外面用焊好的环形肋条加强。喷口借安装边与尾喷管同螺栓相连。外锥形简体、喷口、整流内锥体和锥体底盖等采用 1Cr8NiTi制造，工作在 800以下；如果要工作在 850 以下，就要用含 Nb的耐热镍铬钢制造；整流支板则用GH30制造。 图 离心式压缩机发动机的尾喷管的零件及其安装顺序外锥形筒体；内锥整流体；空气加温套；外罩；支承圆；紧固螺栓；整流支板；锥体底盖；箍圈；加强圈；尾喷筒全图；尾喷口。第三章 尾喷管常见故障尾喷管常见故障与故障率尾喷管故障与燃烧室部件故障的现象和分布规律有许多相同之处，归纳起来见图 3。图 3 尾喷管常见故

13、障与故障率尾喷管常见故障具体分析及相应焊接维修方法下面就上面所提的尾喷管常见故障，对其进行了具体分析，并提出来相应维修方法。3 尾喷管安装边裂纹尾喷管安装边裂纹有两种。一种是从安装边圆孔开始，发展为贯穿圆孔的裂纹，这种裂纹与涡轮外环、导向外环的安装边圆孔裂纹是相似的；另一种是安装边转角根部 （圆角处）的圆周裂纹，这种裂纹沿着圆周方向发展 （图 4）。前一种裂纹，最后会发展为横贯安装边，多数没有越过这个转角，个别情况有超过转角发展到主体上。后一种裂纹一般长度 左右，最长也有发展到接近 的。安装边转角根部的圆周的裂纹，还有一个特点，即发生在海军用发动机上最多，而且裂纹都集中在安装边的下方，与安装边

14、承受重力负荷的分布相反。图 4尾喷管安装边角根部 （圆角处）圆周方向裂纹尾喷管安装边裂纹的性质对于贯穿圆孔的裂纹，当其未发展到贯穿圆孔，仅仅在圆孔到边缘上时，属于稳定性故障；当发展为贯穿圆孔以后属于过渡性故障；对于安装边转角的根部圆周方向裂纹的性质，尚无肯定结论，从经验判断，仍属过渡性的，从使用经验来看，仍未发现因为这种裂纹而引起安装边断裂事件 （图 5）。尾喷管安装边贯穿圆孔裂纹产生的原因，通常认为与涡轮外环、导向外环安装边裂纹原因一样，此处从略。图 5尾喷管安装边圆孔裂纹安装边转角根部 （圆角处）的圆周方向裂纹原因，从现象看属于热应力裂纹，即由于安装边局部温度过高，温差过大，造成局部热应力

15、过大而产生开裂；也有一种看法，认为是属于机械振动疲劳裂纹，可能尾喷管仍有局部共振。这两种说法，目前未有肯定结论，有待进一步研究。为了排除尾喷管安装边裂纹故障，可采用铣花边预防，仍有一定的效果；对已经有裂纹的安装边，采用焊接排除，也是可行的。尾喷管安装边裂纹严重的，焊接数量和部位过多的，还可以采用切除安装边，重新更换新的安装边的方法，延长尾喷管的使用寿命。简体裂纹尾喷管筒体裂纹，出现较多的是 、号燃烧室所对的扇形出口附近的喷管筒体。裂纹离开喷管安装边不远，在垂直支板下部的位置较多；另有一部分筒体裂纹出现在热电偶座附近。裂纹多数是单条的，也有是枝状裂纹及碎裂纹。裂纹长度一般在 左右，也有长度达到

16、。圆周方向和轴向裂纹都有，多数还随着出现局部变形和筒体鼓起等现象。根据导向叶片排气边裂纹的统计，在 、号扇形的导向叶片排气边裂纹最多，所占百分比较大，联系尾喷管的情况来看，这两个扇形所对应的尾喷管筒体的裂纹，也是最多的。说明二者之间有一定的联系，而且位置特征比较明显 （图 6）。图 6尾喷管筒体裂纹关于尾喷管筒体的故障性质，根据翻修喷 管的经验，以及外场发现的裂纹发展情况看，喷管筒体裂纹属于稳定性故障。筒体部位的裂纹出现以后，发展是缓慢的，也不产生闭合掉块。在外场使用中，发现尾喷管裂纹是较多的，但是未发现喷管裂纹造成过飞行事故。曾经对尾喷管靠近6号导向扇形出口附近的筒体裂纹，进行过300h的长

17、期试车试验，试车前裂纹长度30mm，试车后略有增长，达到 35mm，显然发展很缓慢。尾喷管筒体裂纹原因现在仍没有肯定的结论。不过从故障现象分析，归纳起来大致有下列几种：1.热应力裂纹:由于涡轮后温度场分布不均，温差过大而引起的热应力裂纹，这种裂纹多数是属于单条的，特别是6号扇形出口，靠近安装边附近温度较高，容易出现这种故障。2局部温度过高，产生裂纹：认为是属于高温烧毁性质的，如筒体轴向碎裂纹就是由于局部温度过高而引起的。在发动机推加速性时，火焰瞬时延伸到尾喷管部位 （开始加速时，前5秒内火焰有伸延到尾喷管现象），因而引起尾喷筒筒体瞬时局部温度过高，以致产生裂纹。3垂直支板共振引发裂纹：这是由于

18、垂直支板在燃气冲击下振动，再加以支板本身的重量都压在下方，引起垂直支板下方的主体材料磨损，材料减簿，逐渐引起主体表面出现成片的碎裂纹，最后发展而成为垂直支板下方主体裂纹。这种分析认为裂纹是振动产生的，可能与垂直支板在某种转速下发生共振有关。4燃烧气体的声振引起筒体裂纹：因为尾喷管噪音很大，由于频率较高，会引起高频共振而产生疲劳裂纹。以上四种分析，那一种是主要的，目前没有最后结论。目前仍没有预防尾喷管筒体裂纹的办法，比较有效的排除办法就是补片修理。单纯的焊接是不行的，因为焊接后发动机工作不久，就会在焊缝附近出现新的裂纹。3.2.3 筒体滚焊缝裂纹、脱焊尾喷管滚焊缝裂纹有轴向和周向两种。这两种滚焊

19、缝裂纹与其它零组件滚焊缝比较，如与火焰筒、燃气导管滚焊缝裂纹比较也有共性。沿滚焊缝圆周方向裂纹，大都属于单条的，裂纹长度一般 4050mm，较长的也可达100mm，多数出现在有轮缘的滚焊缝上 （靠筒体外壁的轮缘），而且首先出现在轮缘那边（筒体外壁与轮缘是滚焊相接的）；在筒体内壁上也有，但是比较少。滚焊缝的轴向碎裂纹是成片出现，不是单条裂纹，而且都是与滚焊缝上的 “点核”裂纹同时出现，在喷管圆周方向滚焊缝出现较多 （图 7）。图 7尾喷管滚焊缝裂纹滚焊缝脱焊故障表现在滚焊的搭接体上有开口的现象。这种脱焊，在尾喷管的滚焊缝上都是局部出现。脱焊长度不等，无规律性 （图 8）。滚焊缝的裂纹，无论单条和

20、轴向的碎裂纹，根据翻修的经验判断都是属于过渡性的，发展到一定阶段有可能产生滚焊缝掉块现象。不过在实际使用中，在尾喷筒部位，仍然很少发现滚焊缝掉块。单条裂纹到一定长度以后，发展速度减慢，趋于稳定。尤其是横断滚焊缝的碎裂纹，都是由 “点核”发展起来，发展也是很缓慢的，许多存在 “点核” 的滚焊缝，经过很长工作时间，也不出现轴向的碎裂纹。关于尾喷管滚焊缝裂纹和脱焊原因，根据翻修的经验判断，可能与火焰筒和燃气导管滚焊缝裂纹原因相类似。其次，与滚焊工艺条件可能也有关系。滚焊缝裂纹，目前无预防办法。可以采用挖补，重新焊接的办法来排除，效果较好。对于轻微的轴向滚焊缝碎裂纹，由于它的发展较慢，危险性不大，可以

21、继续使用一段时间，没有什么影响。图 8 尾喷管安装边滚焊缝局部脱焊3.2.4 尾喷管锥体及整流支板裂纹、脱焊尾喷管锥体裂纹大多数产生在整流支板附近的主体材料上，轴向和圆周方向都有。其次是产生在滚焊缝及附近，与筒体裂纹很相似，与滚焊缝的裂纹基本是同一类型 （图 9）。图 9 尾喷管锥体滚焊缝整流支板裂纹这种故障一部分出现在支板的点焊点附近，有时是从点焊点发展出来的。裂纹长度一般在10mm左右，但也有的达到 50mm；有少数裂纹形成闭合状裂纹。其次，出现在支板排气边和进气边转角的部位较多；整流支板内部的支撑板裂纹也比较普遍。锥体和整流支板的裂纹，大多数和筒体裂纹性质一致，属于稳定性故障。个别的也有

22、属于过渡性质的，如整流支板裂纹，有时产生闭合掉块。但是即使掉块，也不具有很大的危险性。关于锥体和整流支板裂纹原因，一般认为和筒体裂纹具有一致性，本节从略。关于整流支板及锥体的脱焊这种故障是出现在支板的点焊点和滚焊缝及锥体的滚焊缝上。这种脱焊性质与筒体的滚焊脱焊性质相同。根据经验判断，可能与喷管部位温度场分布不均匀有关；个别情况与滚焊工艺的质量也有关系。3.2.5 尾喷管锥体盖磨损 尾喷管锥体盖与涡轮盘是很靠近的，在使用过程中产生锥体盖与涡轮盘相碰，而造成锥体盖磨损故障 （图10）。设计上锥体盖是不会与涡轮盘接触。所以，这种磨损属于一种不正常现象。锥体盖磨损不仅仅是损坏锥体盖，对涡轮盘也有损害，

23、而且在飞行中，会造成发动机转速下降或空中停车，这种故障属于危险性故障。 图 10 尾喷锥体盖磨损产生锥体盖与涡轮盘磨损故障的原因，目前有两种不同的分析。第一种认为是由于锥体盖构造本身的原因引起的。锥体盖设计时，端面有四个均匀压孔，可以均衡锥体内和涡轮盘与锥体之间的燃气压力差。但是往往由于使用时间长，端面石棉布铆接部位局部损坏，以致石棉布产生松弛，燃气有可能跑到石棉布的后面去，使得石棉布鼓起，塞住均压孔，造成锥体内部的压力大于涡轮盘与锥体盖之间的燃气压力，致使锥体盖鼓起，与涡轮盘接触而产生磨损。锥体端面石棉布松动，主要是由于构造上采用铆接固定，固定方式是不可靠的；发动机工作到600h左右，许多固

24、定石棉布的铆钉松动或脱落，石棉布松动，容易产生堵塞均压孔而造成上述故障。另一种分析，认为没有特殊的外因，不会引起锥体盖鼓起现象。主要是通过大量的返厂锥体盖磨损观察，发现有些发动机四个均压孔完全堵塞，石棉布也松脱严重，但也不产生上述锥体盖鼓起现象。产生上述的这种接触磨损只出现过两次；因此，说明尚有特殊的因素未搞清楚。这种分析也是可能的。所以目前对锥体盖磨损的故障原因仍无最后结论。解决这种故障的办法，在构造上改变这种固定锥体盖石棉布的方式是有效的；其次,保证通气试验合格，也能预防这种故障。后来，制造厂改用压条点焊的办法，代替锥体盖石棉布铆接工艺，在制造厂已投产使用。压条点焊结构使用后，仍有小量锥体

25、盖产生磨损，主要是改进后的结构忽略了在锥体盖通气孔附近使用压条，未能保证通气孔不被堵塞。第四章 尾喷管焊接维修 尾喷管常见裂纹焊接维修尾喷管裂纹的常见位置见图 11。它由1Cr8NiTi钢滚焊制成 （安装边材料为21-11-25），允许采用氩弧焊和电弧焊进行焊修（电弧焊不允许焊修主体上裂纹），有条件时不得采用气焊方法，以防尾喷管严重变形。如条件不允许，只得采用气焊方法时仅允许焊修主体上的单向裂纹、磨损及轮缘上的纵向裂纹。电弧焊焊接安装边圆孔裂纹，焊条为 CT21-11-25（允许用 HT-4/1Cr8NiTi代用）,焊条直径 4-5mm，电流 35-55A。焊接其余部位均使用 HT-4/1Cr

26、8NiTi焊条。氩弧焊接时，使用 H1Cr8NiTi焊丝（直径），钨丝直径1.5-2mm，电流35-40A。气焊焊接时采用中性焰（允许采用轻微碳化陷），焊嘴0-1号。图 11 尾喷管裂纹的常见部位尾喷管野外修理范围尾喷管野外修理范围如下：1前后安装边圆孔边距上的裂纹，数量未超过六处时，在裂纹处锯的槽，超过六处时须焊修。焊修后补充钻直径7mm的孔，保持圆孔之偏度不大于。焊缝经打磨应和主体齐平，安装边边缘处允许高出，但应顺滑转接（图12）。当前安装边圆孔边距上的裂纹穿过圆孔向内引伸时，其数量未超过四处允许焊修。焊接安装边时，应用夹具顶住，以防变形。2喷管轴向焊缝裂纹，长度250mm以内而又未超过两

27、处者可以焊修；3热电偶座及衬筒与主体连续点焊缝上的裂纹允许焊修；4喷管主体上裂纹小于50mm时，允许进行焊修；5喷管内表面和支板接触处的磨损未超过以上的磨损须焊修 （填焊）；6前安装边与主体纵向焊缝相交处的裂纹允许焊修；7前安装边与主体搭接滚焊缝处安装边材料掉块时，可以填焊；8前安装边与主体搭接滚焊缝脱焊时，进行焊修；9前安装边与喷管搭接焊缝处的裂纹，在新式喷管上的裂纹长度不超过圆周长四分之一时可以焊修，旧式喷管上的裂纹总长度不超过1000mm时，允许焊修，但两条裂纹之间的距离不应小于50mm；10轮缘滚焊缝脱焊时进行局部焊接，其间隔为20mm；轮缘滚焊缝裂纹或轮缘上面的裂纹可以进行断续焊接，

28、间隔为50mm；11喷管主体不大于5mm的变形，可以不校正；12校正前安装边，A椭圆度不应大于。超过上述规定的故障，均应送翻修工厂修理，大修厂的修理规范此处从略。图 12 安装边圆孔向外裂纹焊后的磨修尾喷管喷口处理及野外修理范围喷口常见故障见图13，它由1Cr8NiTi钢滚焊制成，允许采用氩弧焊和电弧焊进行焊修，有条件时不得用气焊方法修理以防变形。氩弧焊焊接时焊丝H1Cr8NiTi直径 ，钨丝直径，电流40-60安培。电弧焊接时，焊条HT-4/1Cr8NiTi直径2-3mm，电流30-60A。喷口野外修理范围如下：1喷口安装边圆孔到外缘边距的裂纹，数量未超六处时，将裂纹处锯槽，槽宽；2在自由状

29、态下，喷口凸缘 “A”之椭圆度不大于1mm，允许校正，校正后不允许有裂纹；3校正喷口导风圈及安装边端面 “”的变形，其变形量不应大于2mm，校正后不允许有裂纹；4喷口导风圈焊缝上的裂纹，总长度未超过其圆周长四分之一时，允许焊修；5喷口安装边焊缝裂纹总长度不超过300mm时，允许用氩弧焊或电焊焊修；6焊修处经打磨，允许高出主体。超过上述规定的故障，送翻修厂修理，大修厂的修理规范此处从略。图 13喷口的常见裂纹部位第五章 焊接维修常见缺陷及其危害焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。按其工艺过程的

30、特点分有熔焊、压焊、钎焊三大类。焊接缺陷焊接接头的不完整性称为焊接缺欠，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺欠等。这些缺欠减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。焊前所必须的准备：构件边缘必须按规定进行准备，干净，无毛刺，无气割熔渣，无油脂或油漆，除了车间保护底漆。接头必须干燥。点焊不应该太深，点焊位置应使其在施焊时能够重新溶合。焊前，检验员必须确保所有焊点处于良好状态，焊前必须清除坏点焊和炸裂的点焊。焊接缺陷主要有：裂纹、未融合、未焊透、气孔、夹渣等。引起焊接缺陷的因素有很多，焊件坡口角度不对，装配

31、间隙不均匀，焊接速度不当或运条手法不正确，焊条和角度选择不当，加上埋弧焊焊接工艺选择不正确，焊工的技术水平等都会影响焊接的质量。焊接缺陷及其引起的原因1.气孔在焊缝中出现的单个、条状或群体气孔，是焊缝内部最常见的缺陷。根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中形成的。 2.夹渣焊接过程中药皮等杂质夹杂在熔池中，熔池凝固后形成的焊缝中的夹杂物。原因是焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中、电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接能量小、焊速快等。3.未熔合主要是根部未熔合、层间未熔合两种。根部未熔合主要

32、是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊接接头未熔合；层间未熔合主要是多层多道焊接过程中层与层间的焊缝金属未熔合。造成未熔合的主要原因是焊接线能量小，焊接速度快或操作手法不恰当。4.未焊透焊口焊接时，焊缝熔深不够，未将母材焊透。造成未焊透的主要原因是对口间隙过小、坡口角度偏小、钝边厚、焊接能量小、焊接速度快、焊接操作手法不当。在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区出现的内部开裂缺陷。产生裂纹的原因是焊接接头存在残余应力使焊缝受拉。焊接缺陷的危害焊缝内部存在缺陷将会引起应力集中，焊接接头中应力的分布是十分复杂的。凡是结构截面有突然变化的部位，应力的分布就特别不均匀，在某些点的应力值可能比平均应力值大许多

33、倍，这种现象称为应力集中。造成应力集中的原因很多，而焊缝中存在工艺缺陷是其中一个很重要的因素。焊缝内存在的裂纹、未焊透及其他带尖缺口的缺陷，使焊缝截面不连续，产生突变部位，在外力作用下将产生很大的应力集中。当应力超过缺陷前端部位金属材料的断裂强度时，材料就会开裂破坏，缩短使用寿命。对于承受低周疲劳载荷的构件，如果焊缝中的缺陷尺寸超过一定界限，循环一定周次后，缺陷会不断扩展，长大，直至引起构件发生断裂，造成脆裂，危及安全。脆性断裂是一种低应力断裂，是结构件在没有塑性变形情况下，产生的快速突发性断裂，其危害性很大。焊接质量对产品的脆断有很大的影响。对于特种设备，不仅会带来财产的损失，也可能危害人民

34、的生命安全，所以，一定要重视焊接接头的质量，为保证特种设备安全的运行，这就需要对焊接接头进行无损检测。焊接缺欠形式及其预防形状缺欠外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变；焊缝与母材非圆滑过渡。 主要原因：操作不当，返修造成。 危害：应力集中，削弱承载能力。焊缝尺寸缺欠尺寸不符合施工图样或技术要求。 主要原因：施工者操作不当 危害：尺寸小了，承载截面小； 尺寸大了，削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。咬边原因：焊接参数选择不对，U、I太大，焊速太慢。 电弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。 危害：母材金属的工作截面减小，咬边处应力集中。弧坑由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。

35、原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。 危害：减少焊缝的截面积； 弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚，因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。烧穿原因：焊接电流过大； 对焊件加热过甚； 坡口对接间隙太大； 焊接速度慢，电弧停留时间长等。 危害：表面质量差 烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺欠。焊瘤熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。 原因：焊接参数选择不当； 坡口清理不干净，电弧热损失在氧化皮上，使母材未熔化。 危害：表面是焊瘤下面往往是未熔合，未焊透； 焊缝几何尺寸变化，应力集中，管内焊瘤减小管中介质的流通界面计。气孔原因：电弧保护不好，弧太长。 焊条或焊剂受潮，

36、气体保护介质不纯。 坡口清理不干净。 危害：从表面上看是减少了焊缝的工作截面；更危险的是和其他缺欠叠加造成贯穿性缺欠，破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。夹渣焊接熔渣残留在焊缝中。易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。 原因：熔池温度低（电流小），液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出； 运条不当，熔渣和铁水分不清； 坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮； 多层焊时熔渣清理不干净。 危害：较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，应力集中是裂纹的起源。未焊透当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。单面焊时，

37、焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。 原因：坡口角度小，间隙小，钝边太大； 电流小，速度快来不及熔化； 焊条偏离焊道中心。 危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，引起裂纹未熔合熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。 原因：电流小、速度快、热量不足； 坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。 焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。 危害：因为间隙很小，可视为片状缺欠，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺欠。焊接裂纹危害最大的

38、一种焊接缺欠在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺欠。结 束 语经过十二周星期的学习和工作，我终于完成了尾喷管焊接维修这篇论文，从开始题目的确定到设计方案的实施，再到整个设计完成，在整个过程中所经过的每一步对于我来说都是新的尝试和挑战。在这段时间，我学到很多知识也有很多的感受。通过这篇论文我开始独立思考和探索，通过查看相关的资料，让我的头脑对以前所学的只是从一知半解到熟悉的掌握，使自己的设计逐步完善起来，每一步的改进都使我受益匪浅。使我对超声检测

39、的认识又提升了一个更高的档次。 虽然我的论文不是最合理最简便的，还有很多的缺陷，但我付出了自己的劳动，这是我引以为豪的地方，我认为只有亲身经历过之后才能真正的领悟到其中的真谛。本篇论文对于我自己以后的发展有决定性的作用，我感受到无论做什么事情都必须一心一意，这是我们这些学者必须具备的学习态度，细节决定成败。做一件事的最重要的是必须对自己有信心，时时刻刻提醒自己不能丧失信心，激励自己解决遇到的每一个障碍，这样才能使自己变得强大。谢 辞时光如逝，一去不复返。为期十二周的毕业设计此时已告一段落，这也标志着我的大学生活已经走到尽头独自去开创属于自己的那一片天空。在这十二周设计的日子里得到指导老师王娜老

40、师的辛勤教导，今天我终于将大学里所学的知识以毕业设计的形式表现出来。在这次设计的过程我不仅得到了老师的帮助，而且也得到班上同学的鼎力相助，他们无私与热情的帮助，让我深深地感受到了集体的温暖和团队的力量。在此，我向所有关心和帮助过的领导、老师、同学和朋友表示由衷的感谢！衷心地祝愿在百忙之中评阅设计和参加答辩的各位老师，身体健康，工作顺利，心想事成。文 献1 ：燃气涡轮发动机原理与结构.西安；西安航空职业技术学院.2003.2 ：马康民主编.航空材料及应用.西安:西北大学出版社.2008.3 ：曹建华、白冰如主编.飞机构造.国防工业出版社.2009.4 ：白冰如、刘卫州主编.航空发动机修理技术.5

41、 ：梁志杰.刷镀技术实用指南.北京：中国建筑工业出版社，19986 ：谢小荣、杨小林主编.飞机无损检测.7 ：白冰如、李永刚主编.飞机维护.西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论文）审 查 意 见 书指导教师对学生 靳 虎 所完成的题目为 尾 喷 管 焊接 维 修 的毕业设计（论文）进行情况、完成质量的审查意见： 成绩： 指导教师： 年 月 日西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论文）评 阅 意 见 书评阅人对学生 靳 虎 所完成的题目为 尾 喷 管 焊 接 维 修 的毕业设计（论文）评阅意见为： 成绩： 评阅人： 年 月 日西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论文）答 辩 结 果毕业设计（论

42、文）答辩委员会对学生 靳 虎 所完成的题目为 尾 喷 管 焊 接 维 修 的毕业设计（论文）及答辩评语为： 经答辩委员会研究，确定成绩为： 毕业设计（论文）答辩委员会主任： 答辩委员会委员： 年 月 日该生毕业设计（论文）最终成绩评定：审阅成绩（权重0.4）评阅成绩（权重0.4）答辩成绩（权重0.2）最终成绩 关于整流支板及锥体的脱焊这种故障是出现在支板的点焊点和滚焊缝及锥体的滚焊缝上。这种脱焊性质与筒体的滚焊脱焊性质相同。根据经验判断，可能与喷管部位温度场分布不均匀有关；个别情况与滚焊工艺的质量也有关系。3.2.5 尾喷管锥体盖磨损 尾喷管锥体盖与涡轮盘是很靠近的，在使用过程中产生锥体盖与涡

43、轮盘相碰，而造成锥体盖磨损故障 （图10）。设计上锥体盖是不会与涡轮盘接触。所以，这种磨损属于一种不正常现象。锥体盖磨损不仅仅是损坏锥体盖，对涡轮盘也有损害，而且在飞行中，会造成发动机转速下降或空中停车，这种故障属于危险性故障。 图 10 尾喷锥体盖磨损产生锥体盖与涡轮盘磨损故障的原因，目前有两种不同的分析。第一种认为是由于锥体盖构造本身的原因引起的。锥体盖设计时，端面有四个均匀压孔，可以均衡锥体内和涡轮盘与锥体之间的燃气压力差。但是往往由于使用时间长，端面石棉布铆接部位局部损坏，以致石棉布产生松弛，燃气有可能跑到石棉布的后面去，使得石棉布鼓起，塞住均压孔，造成锥体内部的压力大于涡轮盘与锥体盖

44、之间的燃气压力，致使锥体盖鼓起，与涡轮盘接触而产生磨损。锥体端面石棉布松动，主要是由于构造上采用铆接固定，固定方式是不可靠的；发动机工作到600h左右，许多固定石棉布的铆钉松动或脱落，石棉布松动，容易产生堵塞均压孔而造成上述故障。另一种分析，认为没有特殊的外因，不会引起锥体盖鼓起现象。主要是通过大量的返厂锥体盖磨损观察，发现有些发动机四个均压孔完全堵塞，石棉布也松脱严重，但也不产生上述锥体盖鼓起现象。产生上述的这种接触磨损只出现过两次；因此，说明尚有特殊的因素未搞清楚。这种分析也是可能的。所以目前对锥体盖磨损的故障原因仍无最后结论。解决这种故障的办法，在构造上改变这种固定锥体盖石棉布的方式是有

45、效的；其次,保证通气试验合格，也能预防这种故障。后来，制造厂改用压条点焊的办法，代替锥体盖石棉布铆接工艺，在制造厂已投产使用。压条点焊结构使用后，仍有小量锥体盖产生磨损，主要是改进后的结构忽略了在锥体盖通气孔附近使用压条，未能保证通气孔不被堵塞。第四章 尾喷管焊接维修 尾喷管常见裂纹焊接维修尾喷管裂纹的常见位置见图 11。它由1Cr8NiTi钢滚焊制成 （安装边材料为21-11-25），允许采用氩弧焊和电弧焊进行焊修（电弧焊不允许焊修主体上裂纹），有条件时不得采用气焊方法，以防尾喷管严重变形。如条件不允许，只得采用气焊方法时仅允许焊修主体上的单向裂纹、磨损及轮缘上的纵向裂纹。电弧焊焊接安装边圆

46、孔裂纹，焊条为 CT21-11-25（允许用 HT-4/1Cr8NiTi代用）,焊条直径 4-5mm，电流 35-55A。焊接其余部位均使用 HT-4/1Cr8NiTi焊条。氩弧焊接时，使用 H1Cr8NiTi焊丝（直径），钨丝直径，电流35-40A。气焊焊接时采用中性焰（允许采用轻微碳化陷），焊嘴0-1号。图 11 尾喷管裂纹的常见部位尾喷管野外修理范围尾喷管野外修理范围如下：1前后安装边圆孔边距上的裂纹，数量未超过六处时，在裂纹处锯的槽，超过六处时须焊修。焊修后补充钻直径7mm的孔，保持圆孔之偏度不大于。焊缝经打磨应和主体齐平，安装边边缘处允许高出，但应顺滑转接（图12）。当前安装边圆孔边

47、距上的裂纹穿过圆孔向内引伸时，其数量未超过四处允许焊修。焊接安装边时，应用夹具顶住，以防变形。2喷管轴向焊缝裂纹，长度250mm以内而又未超过两处者可以焊修；3热电偶座及衬筒与主体连续点焊缝上的裂纹允许焊修；4喷管主体上裂纹小于50mm时，允许进行焊修；5喷管内表面和支板接触处的磨损未超过以上的磨损须焊修 （填焊）；6前安装边与主体纵向焊缝相交处的裂纹允许焊修；7前安装边与主体搭接滚焊缝处安装边材料掉块时，可以填焊；8前安装边与主体搭接滚焊缝脱焊时，进行焊修；9前安装边与喷管搭接焊缝处的裂纹，在新式喷管上的裂纹长度不超过圆周长四分之一时可以焊修，旧式喷管上的裂纹总长度不超过1000mm时，允许

48、焊修，但两条裂纹之间的距离不应小于50mm；10轮缘滚焊缝脱焊时进行局部焊接，其间隔为20mm；轮缘滚焊缝裂纹或轮缘上面的裂纹可以进行断续焊接，间隔为50mm；11喷管主体不大于5mm的变形，可以不校正；12校正前安装边，A椭圆度不应大于。超过上述规定的故障，均应送翻修工厂修理，大修厂的修理规范此处从略。图 12 安装边圆孔向外裂纹焊后的磨修尾喷管喷口处理及野外修理范围喷口常见故障见图13，它由1Cr8NiTi钢滚焊制成，允许采用氩弧焊和电弧焊进行焊修，有条件时不得用气焊方法修理以防变形。氩弧焊焊接时焊丝H1Cr8NiTi直径 ，钨丝直径，电流40-60安培。电弧焊接时，焊条HT-4/1Cr8

49、NiTi直径2-3mm，电流30-60A。喷口野外修理范围如下：1喷口安装边圆孔到外缘边距的裂纹，数量未超六处时，将裂纹处锯槽，槽宽；2在自由状态下，喷口凸缘 “A”之椭圆度不大于1mm，允许校正，校正后不允许有裂纹；3校正喷口导风圈及安装边端面 “”的变形，其变形量不应大于2mm，校正后不允许有裂纹；4喷口导风圈焊缝上的裂纹，总长度未超过其圆周长四分之一时，允许焊修；5喷口安装边焊缝裂纹总长度不超过300mm时，允许用氩弧焊或电焊焊修；6焊修处经打磨，允许高出主体。超过上述规定的故障，送翻修厂修理，大修厂的修理规范此处从略。图 13喷口的常见裂纹部位第五章 焊接维修常见缺陷及其危害焊接是被焊

50、工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。按其工艺过程的特点分有熔焊、压焊、钎焊三大类。焊接缺陷焊接接头的不完整性称为焊接缺欠，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺欠等。这些缺欠减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。焊前所必须的准备：构件边缘必须按规定进行准备，干净，无毛刺，无气割熔渣，无油脂或油漆，除了车间保护底漆。接头必须干燥。点焊不应该太深，点焊位置应使其在施焊时能够重新溶合。焊前，检验员必须确保所有焊点处

51、于良好状态，焊前必须清除坏点焊和炸裂的点焊。焊接缺陷主要有：裂纹、未融合、未焊透、气孔、夹渣等。引起焊接缺陷的因素有很多，焊件坡口角度不对，装配间隙不均匀，焊接速度不当或运条手法不正确，焊条和角度选择不当，加上埋弧焊焊接工艺选择不正确，焊工的技术水平等都会影响焊接的质量。焊接缺陷及其引起的原因1.气孔在焊缝中出现的单个、条状或群体气孔，是焊缝内部最常见的缺陷。根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中形成的。 2.夹渣焊接过程中药皮等杂质夹杂在熔池中，熔池凝固后形成的焊缝中的夹杂物。原因是焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净

52、、焊接过程中药皮脱落在熔池中、电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接能量小、焊速快等。3.未熔合主要是根部未熔合、层间未熔合两种。根部未熔合主要是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊接接头未熔合；层间未熔合主要是多层多道焊接过程中层与层间的焊缝金属未熔合。造成未熔合的主要原因是焊接线能量小，焊接速度快或操作手法不恰当。4.未焊透焊口焊接时，焊缝熔深不够，未将母材焊透。造成未焊透的主要原因是对口间隙过小、坡口角度偏小、钝边厚、焊接能量小、焊接速度快、焊接操作手法不当。在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区出现的内部开裂缺陷。产生裂纹的原因是焊接接头存在残余应力使焊缝受拉。焊接缺陷的危害焊缝内部存在缺陷

53、将会引起应力集中，焊接接头中应力的分布是十分复杂的。凡是结构截面有突然变化的部位，应力的分布就特别不均匀，在某些点的应力值可能比平均应力值大许多倍，这种现象称为应力集中。造成应力集中的原因很多，而焊缝中存在工艺缺陷是其中一个很重要的因素。焊缝内存在的裂纹、未焊透及其他带尖缺口的缺陷，使焊缝截面不连续，产生突变部位，在外力作用下将产生很大的应力集中。当应力超过缺陷前端部位金属材料的断裂强度时，材料就会开裂破坏，缩短使用寿命。对于承受低周疲劳载荷的构件，如果焊缝中的缺陷尺寸超过一定界限，循环一定周次后，缺陷会不断扩展，长大，直至引起构件发生断裂，造成脆裂，危及安全。脆性断裂是一种低应力断裂，是结构

54、件在没有塑性变形情况下，产生的快速突发性断裂，其危害性很大。焊接质量对产品的脆断有很大的影响。对于特种设备，不仅会带来财产的损失，也可能危害人民的生命安全，所以，一定要重视焊接接头的质量，为保证特种设备安全的运行，这就需要对焊接接头进行无损检测。焊接缺欠形式及其预防形状缺欠外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变；焊缝与母材非圆滑过渡。 主要原因：操作不当，返修造成。 危害：应力集中，削弱承载能力。焊缝尺寸缺欠尺寸不符合施工图样或技术要求。 主要原因：施工者操作不当 危害：尺寸小了，承载截面小； 尺寸大了，削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。咬边原因：焊接参数选择不对，U、I太大，焊速太慢。 电

55、弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。 危害：母材金属的工作截面减小，咬边处应力集中。弧坑由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。 原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。 危害：减少焊缝的截面积； 弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚，因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。烧穿原因：焊接电流过大； 对焊件加热过甚； 坡口对接间隙太大； 焊接速度慢，电弧停留时间长等。 危害：表面质量差 烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺欠。焊瘤熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。 原因：焊接参数选择不当； 坡口清理不干净，电弧热损失在氧化皮上，使母材未熔化。 危害：表面是

56、焊瘤下面往往是未熔合，未焊透； 焊缝几何尺寸变化，应力集中，管内焊瘤减小管中介质的流通界面计。气孔原因：电弧保护不好，弧太长。 焊条或焊剂受潮，气体保护介质不纯。 坡口清理不干净。 危害：从表面上看是减少了焊缝的工作截面；更危险的是和其他缺欠叠加造成贯穿性缺欠，破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。夹渣焊接熔渣残留在焊缝中。易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。 原因：熔池温度低（电流小），液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出； 运条不当，熔渣和铁水分不清； 坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮； 多层焊时熔渣清理

57、不干净。 危害：较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，应力集中是裂纹的起源。未焊透当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。单面焊时，焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。 原因：坡口角度小，间隙小，钝边太大； 电流小，速度快来不及熔化； 焊条偏离焊道中心。 危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，引起裂纹未熔合熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。 原因：电流小、速度快、热量不足； 坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。 焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。 危害：因为间隙很小，可视为片状缺欠，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺欠。焊接裂纹危害最大的一种焊接缺欠在焊接应力及其它致脆因素共