Типы сварных роторов паровых и газовых турбин показаны на рис. 1 (лист 203). Их изготовляют из жаропрочных сталей, что затрудняет получение заготовок большого размера с помощью литья и ковки. Поэтому крупные валы сваривают из поковок относительно небольшого размера и простой формы. На рис. 3 показан ротор газовой турбины, составленный из отдельных дисков 4 и концевых частей 3 и 5. При разработке конструкции и технологии изготовления подобных изделий основными требованиями являются жесткое ограничение величины искривления продольной оси ротора от сва­рочных деформаций и получение надежного про плавления швов при их односторонней сварке.

Кованые заготовки дисков после механической обработки центрируются относительно друг дру­га направляющими поясками, требуемая величина зазора и разделка обеспечиваются постановкой проставок 1 (рис. 2, а). Однопроходная сварка не может обеспечить симметрии сварочных деформа­ций из-за неравномерности поперечной усадки по периметру кольцевого шва, поэтому применяют многослойную сварку. Полный провар в корне шва можно обеспечить постановкой остающегося под­кладочного кольца 2. Однако в процессе эксплуатации наличие такого кольца вызывает концентра­цию напряжений и может способствовать зарождению усталостных трещин. Более целесообразной является конструкция стыка, показанная на рис. 2, б. Центрирующий выступ с упорным кольцом 1 из малоуглеродистой стали толщиной 2 мм обеспечивают высокую точность сборки ротора при со­хранении податливости стыка при сварке. Это весьма важно для предупреждения образования тре­щин в соединении. Притупление разделки шва выбрано из условия получения полного провара кор­ня шва. Специальные наклонные каналы уменьшают жесткость кромок при выполнении корневого слоя и тем самым предотвращают образование в нем трещин, а также обеспечивают лучшие условия для ультразвукового контроля сварного соединения. Собранные элементы плотно стягивают тягами 1 (рис. 3) с компенсирующими усадку пружинами 2, и в вертикальном положении ротор подают на сварку.

Первые слои швов выполняют при вращении ротора 3 (рис. 4) от электродвигателя 1 через ре­дуктор 2. Вертикальное расположение оси ротора 3 имеет цель исключить влияние силы тяжести. Для обеспечения симметрии сварочных деформаций каждый корневой шов выполняют одно­временно двумя или тремя симметрично расположенными сварочными головками 4 вольфрамовым электродом в аргоне. Затем в этом же положении ряд слоев укладывают плавящимся электродом в среде СО2. После заполнения той части разделки, которая необходима для обеспечения определенной жесткости ротора, его переносят во вращатель с центрами с горизонтальным расположением оси вращения и основную часть разделки заполняют многослойной сваркой под флюсом в нижнем по­ложении. Такая технология позволяет предотвратить искривление настолько, что биение сваренного вала не превышает 0,5 мм на длине 5 м.

Валы больших размеров сплошного сечения целесообразно изготовлять путем укрупнения двух, трех поковок электрошлаковой сваркой (рис. 5). При использовании обычного метода плавящегося мундштука наличие множества проволочных электродов существенно снижает надежность поддер­жания непрерывного процесса сварки, а для предупреждения образования холодных трещин тре­буется применение предварительного и сопутствующего нагрева. Использование метода электрошла­ковой сварки по бифилярной схеме (рис. 7) исключает необходимость подогрева, обеспечивает высо­кую надежность процесса и позволяет получать швы такого же химического состава, что и основной металл, сваривая заготовки не только прямоугольного и квадратного, но также круглого сечения практически неограниченных размеров (лист 204, рис. 8) . Сварку выполняют четырьмя расходуе­мыми электродами того же химического состава, что и соединяемые заготовки. Два электрода 2 (рис. 7) неподвижны относительно кромок заготовок, а другие два электрода 1 подаются совместно в шлаковую ванну. Дальнейшим развитием такого метода является замена средних подвижных элек­тродов подачей в сварочный зазор присадки 2 (рис. 6) в виде дроби или сечки дозаторами 1. В этом случае сварное соединение имеет минимальную зону термического влияния, что позволяет качест­венно сваривать стали с высоким содержанием углерода.

При изготовлении крупных валов и цилиндров прессов для соединения полых цилиндрических поковок кольцевыми стыковыми швами используют иные приемы сварки. На рис. 9 (лист 204) пока­зана ось опорного валка уникального стана "5000" из стали 25ХНЗМФА, свариваемая с предвари­тельным подогревом проволокой Св-08ХН2ГМЮ при флюсом АН17М при числе слоев 134.

Для выполнения кольцевых швов широко используют электрошлаковую сварку при вращении свариваемых заготовок (рис. 10, 11). Отличительной особенностью выполнения кольцевых стыков весьма большого сечения является трудность обеспечения непрерывности процесса сварки от начала до заварки замка. Такая непрерывность необходима как для качественного выполнения шва (при нарушении процесса неизбежно возникновение несплавления кромок и возможно образование тре­щин) , так и для получения ожидаемых величины и направления сварочной деформации искривле­ния осей стыкуемых деталей. Так как время сварки может составлять десятки часов, то возникает опасность отказа аппаратуры и прежде всего выхода из строя мундштуков, направляющих элек­тродную проволоку в сварочную ванну. Сменить мундштуки без остановки процесса невозможно, а остановить процесс — недопустимо. Поэтому для сварки кольцевых швов большого сечения исполь­зуют специальную установку (рис. 12) с двумя дублирующими друг друга сварочными головками. При выходе работающей головки из строя ее место тотчас занимает вторая головка, и процесс свар­ки прерывается лишь на весьма непродолжительное время.

Последовательность этапов выполнения кольцевого шва большой толщины при электрошлаковой сварке показана на рис. 13. Сварка начинается подачей одной электродной проволоки при непод­вижном изделии и движущейся вверх сварочной головке. По мере образования шлаковой ванны (этап I) включают механизм поперечных колебаний аппарата, а затем подачу средней и крайней электродной проволоки. После заварки верхней части кармана (этап П) подъем сварочной головки прекращается, и основная часть шва (этап Ш) выполняется благодаря вращению изделия. На этапе IV начинается замыкание шва, вращение изделия прекращается, а сварочная головка идет вверх. Этот подъем прекращается при выходе на криволинейную часть линии замыкания, когда снова включают вращение изделия (этап V). Соответственно уменьшению сечения шва постепенно умень­шают расстояние между мундштуками и амплитуду колебаний, а также выводят из работы внутрен­ний электрод. На этапе VI выводят из работы средний электрод, и сварка завершается одной элек­тродной проволокой.