大型磨機中空軸多裂紋的焊補

1、大型磨機中空軸多裂紋的焊補 1 前言 某廠一臺 3.8*13m球磨機，運轉(zhuǎn)12年，突然發(fā)現(xiàn)磨機跳 動變大，中空軸處漏油， 軸瓦溫度上升， 于是立即停機開蓋檢查， 原來中空軸在 120范圍內(nèi)出現(xiàn) 3條裂紋，如示意圖，其中最長 的一條接近1m（圖中b）,其余兩條分別接近）800m（圖中a）, 600m（圖中c），而且呈貫穿性裂紋，轉(zhuǎn)動時周向跳動達到1.5mm 這是引起軸瓦溫度上升的主要原因， 如果繼續(xù)運轉(zhuǎn)， 將帶來燒瓦， 甚至中空軸斷裂的嚴重后果， 處理的辦法最好是立即停機更換中 空軸，但工廠無備件，新的備件從制模鑄造到加工，工期最少一 個半月，而生產(chǎn)任務又非常緊急，經(jīng)辦公會研究決定，一方面迅 速

2、聯(lián)系廠家制作備件， 另外著手進行現(xiàn)場裂紋補焊， 爭取達到磨 機正常運轉(zhuǎn)條件：磨機周向跳動 0.5mm,最大不超過1.0mn。 2焊接性分析 根據(jù)設(shè)備出廠資料，中空軸為ZG25材料制成，筒體部分（產(chǎn) 生裂紋部位）直徑1600mm 壁厚90mm材料的焊接性能優(yōu)良， 但因為壁厚較大，易出現(xiàn)三維應力，補焊時應該采取預熱措施， 以防止焊接焊接裂紋出現(xiàn)；但結(jié)構(gòu)因素限制，如果整體預熱，肯 定不現(xiàn)實， 局部預熱焊接， 則有可能因為受熱不均勻?qū)е潞附幼?形過大，最后可能出現(xiàn)裂紋焊補好了，但變形大，磨機仍然無法 運轉(zhuǎn)，通過技術(shù)碰頭會決定，控制焊接變形是主要目標。 3 焊接方案制定 以控制焊接變形為主要目標， 裂紋

3、補焊時采用不預熱焊接工 藝；冷焊采用小規(guī)范多層多道焊，注意錘擊底層焊縫釋放應力； 因為該中空軸補焊主要應付目前生產(chǎn)， 預期使用壽命 3 個月，裂 紋焊補不需要補透，但焊接厚度不得低于壁厚80%采用C02旱 接，盡可能減少焊接變形，為保證質(zhì)量，采用藥芯焊絲 ER50-1 作為填充材料； 以橫焊焊接方法為主， 挑選具備豐富焊接經(jīng)驗的 焊工實施焊接，保證焊接質(zhì)量；制作一塊標準樣板，焊接過程中 隨時注意檢查變形情況。 4 焊接實施 4.1 清洗 用磨機慢轉(zhuǎn)控制旋將中空軸轉(zhuǎn)至裂紋處于水平位置， 便于橫 焊焊接；然后徹底清洗內(nèi)外表面油污。 4.2 止裂孔鉆削 著色檢驗，找出裂紋內(nèi)外端頭位置，注意分析裂紋走

4、向，在 其延伸方向距裂紋頭20-30mm處鉆出 8-10止裂孔，如果內(nèi)外 走向不一致， 必須內(nèi)外均鉆止裂孔， 防止分叉裂紋向未鉆止裂孔 方向擴展； 4.3 坡口制備 采用碳弧氣刨開坡口， 這是一道非常關(guān)鍵的工序， 為了控制 變形，每條裂紋必須分段刨出坡口，由于裂紋條數(shù)多，從裂紋 b 開始，必須兼顧裂紋a, c,具體執(zhí)行方案為： 最長裂紋b分5段，先刨B3,然后焊接B3內(nèi)外焊縫，內(nèi)外 均要求對稱施焊，但內(nèi)外均要求留10mm左右不要一次填滿； 裂紋b的B3段處理完，就要開始處理裂紋a和c，a和c裂 紋至少分 3 段，方式和裂紋 b 一樣；這樣處理的最大優(yōu)點，當焊 補裂紋 b 時，因為焊接應力作用，

5、加上 3 條裂紋距離較近，必然 會影響裂紋a和c，而裂紋a和c處于完全開放狀態(tài)，因剛度太 小，可能引起錯口，只有當焊接裂紋b的B3段后，馬上將裂紋 a 和 c 的中間段也補好，增加了連接剛度，這樣對防止產(chǎn)生裂紋 錯口帶來很大好處； 氣刨的坡口必須光滑，不得有夾碳，不慎夾碳，必須用磨光 機或鋼絲刷清理干凈； 坡口形式及坡口填充焊接順序示意圖 注意填充時從內(nèi)部開始，必須對稱填充，即內(nèi)部先焊接 3-4 層，就需外部焊接 2-3 層， 4.4 刨焊順序 以裂紋b為例，順序為B B1-B5BPB4,注意不得將 一條裂紋一次處理完， 這樣裂紋未刨開部位可以支撐防止出現(xiàn)過 大收縮變形。 4.5 焊接工藝參數(shù)

6、及工藝措施 為保證焊接質(zhì)量并控制焊接變形，焊接工藝參數(shù)規(guī)定如下： 焊接電流： 120-150A 焊接電壓： 24-28V CO2氣體流量20L/min 采用多層多道焊接， 每焊接一道， 用圓頭小鑿子輕擊焊縫表 面致產(chǎn)生麻點，再焊接下一道；道間溫度控制在50C左右，即 用手摸不至于燙手再焊接后續(xù)焊縫。 對此類較深坡口（板較厚）又不能開較大角度的焊縫焊接， 一般推薦采用加長窄噴嘴進行焊縫填充， 如果用標準噴嘴， 難以 伸到根部導致焊絲伸出過長，電弧不穩(wěn)，焊接質(zhì)量難以控制，而 采用焊條焊接，一是熔渣難以清理干凈，再則焊接變形較大。 4.6 蓋面焊接 分段處理裂紋時， 注意用樣板檢查中空軸的圓度變形，

7、 如果 一切正常，則進入到蓋面焊接。 蓋面焊接采用先焊接內(nèi)焊縫， 后焊接外焊縫的順序， 因為圓 筒型構(gòu)件內(nèi)縫焊接時產(chǎn)生變形較小， 如果筒體已成外棱角， 則先 焊接外焊縫。 蓋面焊為減小變形， 采用分段退焊工藝， 焊接參數(shù)與前述一 致，層（道）間溫度仍然要控制好。 4.7 止裂孔焊接 止裂孔在裂紋補焊時， 一直留著不焊， 等所有焊縫全部焊接 完成，再內(nèi)外補焊止裂孔，補焊深度 6-8mm即可。 4.8 其它措施 對于中空軸裂紋等構(gòu)件， 由于運轉(zhuǎn)時間相當長， 材料可能有 疲勞現(xiàn)象， 同時裂紋處的拘束度都非常大， 這樣常常在焊接根部 的 1-2 道焊縫時容易出現(xiàn)裂紋， 為此選用延伸率比較高的奧氏體 填充材料就比較理想。本次維修過程中我們底層焊縫均采用了 ER308L不銹鋼焊絲填充，效果非常理想。 5 焊接效果 該中空軸 3 條裂紋按上述工藝， 經(jīng)過 3 天焊接完成后， 用角 向砂輪打磨， 油石拋光， 經(jīng)空車運行， 中空軸的周向跳動 0.9mm， 滿足運行條件，于是空車運行 8h 后加 50%負荷，運行一個班， 油溫和其它控制系統(tǒng)均顯示正常，再滿負荷工作。 經(jīng)該工藝修復后的中空軸，在磨機上正常運轉(zhuǎn)了 3 個多月， 直到備件回廠才按計劃進行更換，說明此次維修是比較成功的。 6 經(jīng)驗總結(jié) 根據(jù)當時對