球磨机焊接修复端盖裂纹的一例

  某发电厂3号机组锅炉为原苏联生产的THE22l/C系列HE670/140型锅炉，配有2台7T[BM370/850型钢球磨煤机。磨煤机的出人口端盖和大罐焊为一体，如图l所示。端盖直径为3500mm，端盖中部带有空心轴，简体用两端的空心轴支撑在2个下端为球面支撑面的大瓦上，大罐空心轴外径2000mm，球面瓦宽700mm,端盖内壁衬有波浪形钢瓦，端盖与轴瓦之间用M45x230mm螺栓连接。端盖最大厚度为120mm，材质为ZG35。某次该炉的4l号磨煤机停运时发现人口端盖空心轴根部的圆周方向螺孔与螺孔之间产生裂纹，裂纹总长度约2.8m，占空心轴根部圆周长度的40％。为了防止裂纹继续扩展，导致空心轴根部断裂而损坏磨煤机，该厂决定在现场不拆卸端盖进行端盖裂纹的焊接修复。进行焊接修复时，拆下钢瓦后发现人口端盖的内外壁已裂透，内壁裂纹长约1.8m.
  (1)该球磨机端盖为ZG35中碳钢铸件，结构庞大(直径3500mm厚度120mm)，拘束度大，淬硬倾向高，易产生冷裂纹。
  (2)端盖与大罐焊为一体，属动载结构。要求焊接修复区域不仅有足够的静载强度而且要具有一定的抗低周疲劳性能，以满足端盖动载荷的要求。

  (3)端盖为转动部件，焊接时必须防止发生轴向串动和径向振动，并应严格控制焊接修复后的焊接变形量。
  对于大型铸钢部件裂纹的修复，传统的加工坡口方法是采用碳弧气刨消除裂纹和开制坡口，用该方法加工的坡口渗碳层厚度较大，给坡口的打磨工作带来很大困难，同时碳当量的提高使焊接性能降低，这样既降低了生产效率，又影响端盖裂纹焊接修复质量川。因此，本次焊接修复工作采用G0l—300型专业氧—乙炔气刨(以下简称专用气刨)代替碳弧气刨刨除裂纹和开制坡口。这样可以减少氧化渣量，避免渗碳层的出现，省略了打磨工序和焊前端盖预热工序，大大提高了生产效率。

  为了降低端盖裂纹焊接修复后的变形量，应采用XStu形坡口，如图2所示。采用多层多道焊和分段跳焊法，焊后用专用气动风铲跟踪锤击焊缝，进行热处理并且在热态下低速转动球磨机。
  半自动熔化极CO2气体保护焊与手工电弧焊相比，具有焊接线能量小、焊接变形小、再热裂纹产生的倾向小、焊缝含氢量小、对铁锈和氧化层的敏感性小、电弧穿透能力强、操作简单方便、连续快捷等特点。本次端盖裂纹焊接修复采用半自动熔化极C0：气体保护焊，既保证了焊接质量，又提高了焊接速度。
  磨煤机停运后，解体与修复工序相关的零部件，排尽罐内残存气体，保证修复过程安全。打磨端盖内外壁裂纹的两端区域，使其出现金属光泽，着色检查内外壁裂纹两端区域表面，确定裂纹长度与精确位置，标明焊接修复范围。
  气刨裂纹前端盖整体的预热温度范围为150—200℃；开始焊接前端盖的预热温度范围为200—250℃；焊道层问温度范同为200—250℃。
  焊接材料为MKH08Mn2SiA(C02气体保护焊专用焊丝)，焊丝直径为1.2mm。
  焊接电流为120—200A；焊接电压为27—33V；气体流量为13—141Zmin。

  (1)修复端盖外壁裂纹的中间部分，长度为3个螺栓孔距。旋转预热好的端盖，使裂纹垂直于水平面，用专用气刨自上而下刨除外壁裂纹的中间部分，并开制坡口。坡口为U形，深70—80mm。将开好的坡口加热55200—250℃开始焊接。焊接长度以一个螺栓孔距为单位长度，逐步焊接。先焊坡口区域两边上的螺栓孔距的打底焊道，后焊剩下的那个螺栓孔距的打底焊道，焊道厚度为6mm，这样重复焊接，完成外壁裂纹中间部分约30mm的焊接修复。每层焊道自下而上完成，焊接熔池处于水平位置，同时焊把沿坡口作横向摆动，保证焊缝的宽度和端盖母材熔化深度。每层焊道焊好后，立即用气动风铲跟踪锤击。锤击时，先锤击焊道两侧热影响区附近的部位，再锤击焊道中间部位，每层焊道锤击3次。锤击后立即保温缓冷，然后焊接另一层焊道。
  (2)修复端盖内壁裂纹。加工坡口：旋转端盖，使端盖内壁裂纹处于垂直水平的位置，用G0l—300型专用气刨把自上而下刨除内壁裂纹的50％，并开制深度为50—60mm的U形坡口，坡口修复后，立即用气动风铲锤击坡口根部，消除内应力和残余应力。修复好上半部的内壁裂纹区域，用同样的方法开制下半部裂纹的坡口。将开好的坡口冷却至200—250℃开始焊接，按螺栓孔距为单位长度，逐步焊接相应的焊道，完成焊接修复。焊接操作：每焊一层，均跟踪锤击一遍。焊接过程中关闭轴流风机，保持大缸内外温度，局部焊接完毕及时用硅酸铝岩棉垫保温。
  (3)修复端盖外壁裂纹的剩余部分。旋转端盖，使端盖外壁裂纹处于垂直水平的位置，将开好的坡口冷却至200—250℃开始焊接，按螺栓孔距为单位长度，逐步焊接相应的焊道，完成焊接修复。
  焊后即刻用履带式加热器进行焊后热处理，以消除焊接应力，热处理规范如图3所示。热处理过程中，用红外线测温仪监视大瓦瓦座温度。
  该端盖裂纹修复后，经现场检查未发现裂纹等危害性缺陷，两年来磨煤机运行状态良好。铸件的焊接修复工作是探索性的，望广大专家、同行对本文的焊接修复方法提出宝贵意见，使同类铸件裂纹的焊接修复工作更加科学和规范，具有较高的现场实用性和安全可靠性。