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球磨機(jī)焊接修復(fù)端蓋裂紋的一例

  某發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組鍋爐為原蘇聯(lián)生產(chǎn)的THE22l/C系列HE670/140型鍋爐，配有2臺(tái)7T[BM370/850型鋼球磨煤機(jī)。磨煤機(jī)的出人口端蓋和大罐焊為一體，如圖l所示。端蓋直徑為3500mm，端蓋中部帶有空心軸，簡(jiǎn)體用兩端的空心軸支撐在2個(gè)下端為球面支撐面的大瓦上，大罐空心軸外徑2000mm，球面瓦寬700mm,端蓋內(nèi)壁襯有波浪形鋼瓦，端蓋與軸瓦之間用M45x230mm螺栓連接。端蓋最大厚度為120mm，材質(zhì)為ZG35。某次該爐的4l號(hào)磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)發(fā)現(xiàn)人口端蓋空心軸根部的圓周方向螺孔與螺孔之間產(chǎn)生裂紋，裂紋總長(zhǎng)度約2.8m，占空心軸根部圓周長(zhǎng)度的40％。為了防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，導(dǎo)致空心軸根部斷裂而損壞磨煤機(jī)，該廠決定在現(xiàn)場(chǎng)不拆卸端蓋進(jìn)行端蓋裂紋的焊接修復(fù)。進(jìn)行焊接修復(fù)時(shí)，拆下鋼瓦后發(fā)現(xiàn)人口端蓋的內(nèi)外壁已裂透，內(nèi)壁裂紋長(zhǎng)約1.8m.
  (1)該球磨機(jī)端蓋為ZG35中碳鋼鑄件，結(jié)構(gòu)龐大(直徑3500mm厚度120mm)，拘束度大，淬硬傾向高，易產(chǎn)生冷裂紋。
  (2)端蓋與大罐焊為一體，屬動(dòng)載結(jié)構(gòu)。要求焊接修復(fù)區(qū)域不僅有足夠的靜載強(qiáng)度而且要具有一定的抗低周疲勞性能，以滿(mǎn)足端蓋動(dòng)載荷的要求。

  (3)端蓋為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，焊接時(shí)必須防止發(fā)生軸向串動(dòng)和徑向振動(dòng)，并應(yīng)嚴(yán)格控制焊接修復(fù)后的焊接變形量。
  對(duì)于大型鑄鋼部件裂紋的修復(fù)，傳統(tǒng)的加工坡口方法是采用碳弧氣刨消除裂紋和開(kāi)制坡口，用該方法加工的坡口滲碳層厚度較大，給坡口的打磨工作帶來(lái)很大困難，同時(shí)碳當(dāng)量的提高使焊接性能降低，這樣既降低了生產(chǎn)效率，又影響端蓋裂紋焊接修復(fù)質(zhì)量川。因此，本次焊接修復(fù)工作采用G0l—300型專(zhuān)業(yè)氧—乙炔氣刨(以下簡(jiǎn)稱(chēng)專(zhuān)用氣刨)代替碳弧氣刨刨除裂紋和開(kāi)制坡口。這樣可以減少氧化渣量，避免滲碳層的出現(xiàn)，省略了打磨工序和焊前端蓋預(yù)熱工序，大大提高了生產(chǎn)效率。

  為了降低端蓋裂紋焊接修復(fù)后的變形量，應(yīng)采用XStu形坡口，如圖2所示。采用多層多道焊和分段跳焊法，焊后用專(zhuān)用氣動(dòng)風(fēng)鏟跟蹤錘擊焊縫，進(jìn)行熱處理并且在熱態(tài)下低速轉(zhuǎn)動(dòng)球磨機(jī)。
  半自動(dòng)熔化極CO2氣體保護(hù)焊與手工電弧焊相比，具有焊接線能量小、焊接變形小、再熱裂紋產(chǎn)生的傾向小、焊縫含氫量小、對(duì)鐵銹和氧化層的敏感性小、電弧穿透能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單方便、連續(xù)快捷等特點(diǎn)。本次端蓋裂紋焊接修復(fù)采用半自動(dòng)熔化極C0：氣體保護(hù)焊，既保證了焊接質(zhì)量，又提高了焊接速度。
  磨煤機(jī)停運(yùn)后，解體與修復(fù)工序相關(guān)的零部件，排盡罐內(nèi)殘存氣體，保證修復(fù)過(guò)程安全。打磨端蓋內(nèi)外壁裂紋的兩端區(qū)域，使其出現(xiàn)金屬光澤，著色檢查內(nèi)外壁裂紋兩端區(qū)域表面，確定裂紋長(zhǎng)度與精確位置，標(biāo)明焊接修復(fù)范圍。
  氣刨裂紋前端蓋整體的預(yù)熱溫度范圍為150—200℃；開(kāi)始焊接前端蓋的預(yù)熱溫度范圍為200—250℃；焊道層問(wèn)溫度范同為200—250℃。
  焊接材料為MKH08Mn2SiA(C02氣體保護(hù)焊專(zhuān)用焊絲)，焊絲直徑為1.2mm。
  焊接電流為120—200A；焊接電壓為27—33V；氣體流量為13—141Zmin。

  (1)修復(fù)端蓋外壁裂紋的中間部分，長(zhǎng)度為3個(gè)螺栓孔距。旋轉(zhuǎn)預(yù)熱好的端蓋，使裂紋垂直于水平面，用專(zhuān)用氣刨自上而下刨除外壁裂紋的中間部分，并開(kāi)制坡口。坡口為U形，深70—80mm。將開(kāi)好的坡口加熱55200—250℃開(kāi)始焊接。焊接長(zhǎng)度以一個(gè)螺栓孔距為單位長(zhǎng)度，逐步焊接。先焊坡口區(qū)域兩邊上的螺栓孔距的打底焊道，后焊剩下的那個(gè)螺栓孔距的打底焊道，焊道厚度為6mm，這樣重復(fù)焊接，完成外壁裂紋中間部分約30mm的焊接修復(fù)。每層焊道自下而上完成，焊接熔池處于水平位置，同時(shí)焊把沿坡口作橫向擺動(dòng)，保證焊縫的寬度和端蓋母材熔化深度。每層焊道焊好后，立即用氣動(dòng)風(fēng)鏟跟蹤錘擊。錘擊時(shí)，先錘擊焊道兩側(cè)熱影響區(qū)附近的部位，再錘擊焊道中間部位，每層焊道錘擊3次。錘擊后立即保溫緩冷，然后焊接另一層焊道。
  (2)修復(fù)端蓋內(nèi)壁裂紋。加工坡口：旋轉(zhuǎn)端蓋，使端蓋內(nèi)壁裂紋處于垂直水平的位置，用G0l—300型專(zhuān)用氣刨把自上而下刨除內(nèi)壁裂紋的50％，并開(kāi)制深度為50—60mm的U形坡口，坡口修復(fù)后，立即用氣動(dòng)風(fēng)鏟錘擊坡口根部，消除內(nèi)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。修復(fù)好上半部的內(nèi)壁裂紋區(qū)域，用同樣的方法開(kāi)制下半部裂紋的坡口。將開(kāi)好的坡口冷卻至200—250℃開(kāi)始焊接，按螺栓孔距為單位長(zhǎng)度，逐步焊接相應(yīng)的焊道，完成焊接修復(fù)。焊接操作：每焊一層，均跟蹤錘擊一遍。焊接過(guò)程中關(guān)閉軸流風(fēng)機(jī)，保持大缸內(nèi)外溫度，局部焊接完畢及時(shí)用硅酸鋁巖棉墊保溫。
  (3)修復(fù)端蓋外壁裂紋的剩余部分。旋轉(zhuǎn)端蓋，使端蓋外壁裂紋處于垂直水平的位置，將開(kāi)好的坡口冷卻至200—250℃開(kāi)始焊接，按螺栓孔距為單位長(zhǎng)度，逐步焊接相應(yīng)的焊道，完成焊接修復(fù)。
  焊后即刻用履帶式加熱器進(jìn)行焊后熱處理，以消除焊接應(yīng)力，熱處理規(guī)范如圖3所示。熱處理過(guò)程中，用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)視大瓦瓦座溫度。
  該端蓋裂紋修復(fù)后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)裂紋等危害性缺陷，兩年來(lái)磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好。鑄件的焊接修復(fù)工作是探索性的，望廣大專(zhuān)家、同行對(duì)本文的焊接修復(fù)方法提出寶貴意見(jiàn)，使同類(lèi)鑄件裂紋的焊接修復(fù)工作更加科學(xué)和規(guī)范，具有較高的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性和安全可靠性。