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电厂吸、送风机叶片堆焊工艺

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第2 卷 第6 9 期 20    6月 07年

Vo. l2 . 水利电力机械                       9 No 6 WA E C NS R NC & E E T I P WE MAC N R T R O E VA Y L C RC O R HI E Y Jn 0 7    2 0 u.

电厂吸、 送风机叶片堆焊工艺
Bi 一 p e i ob dsn Df &F a ipwr l t ud u wln f l e i I a l dg a n Df n oep n n a
李敬超
( 河南焦作电厂 修配分厂, 河南 焦作 440 ) 50 1 摘 要: 介绍了 提高风机叶片寿命的工艺方法。通过叶片堆焊工艺对其进行强化处理, 提高叶片表面耐磨性 能。经试验证明, 叶片经过堆焊工艺处理后, 其寿命可提高3 一4倍, 可保证风机在一个大修期内不会因磨 损而造成停机。该技术工艺经生产实际检验后 , 切实可行, 可以推广至同类应用场合。 关键词: 风机叶片; 寿命; 堆焊; 喷焊 中图分类号:C 5 :K2. T451232 , 6 文献标识码: B 文章编号:X 一 今6 2 70 一 3 0 1 ) 6 4(0 } 朋6 一 《6 ) ( 6 2

0 引言
风机是锅炉机组中的重要组成设备。送风机用      于输送煤粉; 引风机用来抽吸烟气, 使其经烟囱排

对风机叶轮的技术要求有以下6      个方面:

烟。 河南焦作电 1 # 锅炉机组的风机叶轮, 厂“一6 在
工作过程中, 因转速高(4 rm 以上)且承受一 l 8/ i 0 n , 定的风压, 叶片受到尘埃颗粒及烟气的摩擦与腐蚀 作用, 一般运行7 个月左右, 就会发生叶片被冲刷磨 穿现象, 导致叶轮寿命下降, 需要停机检修。这将造 成整个机组停止运行, 不仅增加了工人维修的劳动 强度, 还加大了装拆费用、 备品备件用量及相应费 用, 更为严重的是停机会影响发电量, 造成严重的经 济损失及社会影响。 如何提高风机叶片的寿命是迫切需要解决的一      个重要问题。笔者根据风机使用的工作条件, 对叶 片磨损原因进行了分析, 基于提高叶轮叶片寿命的 需要, 对叶片表面进行强化处理, 选择了堆焊方法及 堆焊材料, 确定了堆焊工艺, 并将其应用于实际生产 中, 取得了令人满意的效果。

( 后盘不*度簇 . 0;      ) 1 05 1 / ()      2后盘外圆处端跳偏差蕊 m 4 m; ()      3 圆盘外圆处径跳偏差簇 m ; 3m ()      4锥形前盘外圆处端跳偏差〔 m ; 6m ()      5 叶片出口工作面对后盘的垂直度偏差
毛1 0 ; l /

( 经静、      动*衡校正。 ) 6

2 叶片强化方法及材料的选择
磨损是一种与材料表面状态有关的现象。要提      高叶轮的寿命, 必须对叶片表面进行强化, 使其能经
受住磨损。

21 磨损原因分析 . 笔者现场考察了已磨损叶片的表面状况,      发现
磨损最严重的部位已成豁口状( 局部磨穿)稍严重 , 部位已磨成薄刃状, 其他部位的表面磨成一道道微 细沟槽。根据现场工作条件, 判定叶轮受到磨料磨

1 风机叶轮结构及技术要求
锅炉机组的风机规格不统一,      叶轮直径一般在

损、 冲蚀磨损、 热磨损等多重作用。笔者判断主要 是受到磨料磨损, 即微小的尘埃和煤灰等颗粒在风 压作用下, 对高速运转的叶片表面进行了显微切削,

10 一 00 m之间。 60 Z0m 笔者以直径1 o m的 0 6 m 排粉
风机叶轮为例加以说明。
收稿日 2 7 0 一 期: 一 0 0 4 4

造 了 片 磨 〔 成 叶 的 损‘ 丁 。
22 选择强化方法 .
就一般情况而言,      对工件表面进行强化的方法

作者简介: 李敬超(9 一 , 河南焦作人, 17 )男, 4 河南焦作电厂修配分厂工程师, 从事电力设备制造、 检修方面的工作。

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有多种, 如渗碳、 刷镀、 电弧堆焊及等离子喷涂等。 针对风机的使用工况及现场条件, 可行的方法仅有 氧乙炔喷焊及电弧堆焊等强化方法。 在试板上分别进行了氧乙炔喷焊与电弧堆焊的      对比试验。喷焊( 喷涂后重溶) 加热速度慢, 加热时 间长, 易导致试件严重变形, 但稀释率较低; 而电弧 堆焊加热时间短, 试件变形较小, 但稀释率较高。因 叶轮的形状及刚度等原因, 叶轮变形后校正较困难, 加之在生产制造叶轮的过程中, 叶轮本身已有一定 的制造偏差, 为保证叶轮的尺寸及形位偏差这一基 本要求, 故采用变形较小的电弧堆焊方法。
23 选择材料 .

动方向与施焊方向一致。

312 控制叶轮变形量 ..
堆焊后的叶轮,      在验收时不仅需作静、 动*衡试 验, 还需各表面的尺寸、 形状及位置满足偏差要求。 由于堆焊会使叶轮受热不均匀, 产生焊接应力, 导致 焊接变形等, 故还需采取适当工艺措施, 才能把叶轮 变形控制在公差范围内。 在堆焊时采取了以下工艺措施:      ( 保证焊接顺序。在每一叶片上堆焊完一块      ) 1

粉块后, 转动叶轮, 在对称叶片相应位置堆焊另一粉 块, 顺序如图1 所示。如此循环往复, 直至把各叶片
堆焊完毕。以此顺序堆焊, 可使叶轮前、 后盘均匀 收缩, 并可避免热应力过于集中, 减少焊接变形。

对于磨料磨损的工件,      一般选用碳化钨或高铬 合金铸铁作为堆焊材料。若采用电弧堆焊的方法, 会使碳化钨原始颗粒大部分熔化, 在堆焊层析出硬 度并不算高的含钨复合化合物, 影响耐磨性的提高; 若采用高铬合金铸铁作为堆焊材料, 可使堆焊层含 有 C C 高硬相, 7 r3 且其价格比碳化钨便宜, 故选用 后者作为风机叶片的堆焊材料。

3 堆焊工艺及结果
31 堆焊工艺 .

工艺是影响堆焊质量的重要因素。根据对叶轮      的要求, 把堆焊叶片的工艺重点放在了降低稀释率 和减少焊后变形这2 个方面。

.. 311 降低稀释率 堆焊层的稀释率,      反映了堆焊层中母材熔人数 量的百分比。叶轮母材一般为 Q3 或 1 M 。母 2 5 6 n 材熔化后对耐磨合金材料起稀释作用, 会降低堆焊
层合金化的效果, 影响耐磨性。 在保证母材与耐磨合金相互熔合的前提下,      降 低稀释率就是减少母材熔化量。为此, 在正式堆焊 叶轮前, 进行了工艺试验。笔者分别采用不同规范 参数对各组试件堆焊, 然后比 较各组的硬度值结果, 选择出较理想的工艺措施。 为减少母材熔化量,      应注意使堆焊电流减小、

图1 堆焊粉块顺序示意图               

()      2锤击焊缝。叶轮变形是由于堆焊层在冷却过 程中 发生纵向、 收缩造成的。 横向 每堆焊完一粉块, 用 铜锤轻击, 延展堆焊层, 可补偿部分收缩量, 减少变形。 ()      3减少线能量。减小线能量能使叶片受到的 热输人量减少, 热应力变小。这与降低稀释率的要 求是一致的。
32 结果 .

采用上述工艺措施,      对叶轮进行堆焊。焊后检 查, 叶轮变形量在技术要求范围内, 用便携式硬度计 对各叶片堆焊层进行抽查, 测得各点硬度均大于
5H C 6R 。

电 压降低、 堆焊速度加快; 但堆焊电流过小, 会使耐 磨合金粉块不易熔化, 导致堆焊速度减慢。欲使堆 焊速度加快, 又需加大堆焊电流。这一矛盾只有通 过试验才能找到最佳组合。
焊工操作时需注意以下2      点:

电厂运行表明,      堆焊后的风机叶片寿命提高了 4 倍左右, 在锅炉的一个大修期内, 避免了叶轮因叶 片磨损而造成更换或修理, 保证了机组的正常运行, 取得了良 好的经济效益和社会效益。

( 电弧摆动幅度尽量小,      ) 1 以刚超出粉块边缘
为宜, 但不可咬边。 ()      2 采用坡角度为5 一 “ “ r 的下坡焊, o 使熔池流

4 结论
实际生产结果表明,      该堆焊技术( 下转第6 页) 6

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距离应〕 一 m 。如小于上述值, 5 0 3 4 m 切齿残余应
力会造成使用中崩圈。 查阅齿轮手册,      裂纹的失效判据为: 大于等于齿

M0 4 m 1 x m高强度螺钉把齿圈与齿坯做螺纹联 2 接, 为防止螺钉在运转中窜出, 用铜焊封堵螺钉尾
部。

宽的1 。因 4 / 此裂纹长度为sm Z m l o m>o mx风, o
故可判断为失效。如果不处理, 将会导致断齿或齿 端崩角、 轮缘断裂, 甚至崩圈。
22 处理方案 .

方案 1      。更换 1 轴大齿轮齿圈、 大齿轮或 n 轴。 这3 种方法均需较长的加工周期, 停产时间长, 损失 过大, 不宜作为首选方案, 可作为备用方案。 方案2      。焊接裂纹。该方案为应急方案, 但考 虑到焊接只能对表面进行焊接, 对裂纹内部无法处 理, 焊接可能引起应力集中, 引发裂纹增大, 故此方
案不可行。

()      3在大齿轮两侧各打一矩形夹板, 夹板厚度 o m 夹板上钻4 rm , 个必1m 0 m孔, 与齿轮侧面配钻, 而后穿上与之过盈配合的销子, 夹板中间钻一个 必1. m 03 m孔, M 螺纹, 攻 1 2 做紧固夹板防松用。由 于该齿轮内侧直接加夹板影响n 轴轴齿轮与低速轴 大齿轮相啮合, 其间隙仅有2 3 m, 一 m 故需在大齿轮 此侧铣掉 1m , 0 m 以放人夹板, 夹板上面与齿根圆面 下面水*。铣槽采用 X0 型龙门铣床。 2 1 2 ()      4齿端修薄采用风动指形磨刀, 修薄量为01 .
mm o

方案 3      。在裂纹扩展前沿钻孔, 做钝化处理, 防 止裂纹继续扩大。同时为防止崩圈, 于裂纹 2 边的 齿根部钻孔、 攻丝, 把齿圈与齿坯联为一体。齿轮2 侧打夹板, 穿上销钉做固定联接。为防止齿端崩角,

( 箕斗做减荷处理:      ) 5 在箕斗内焊 2 2 0 块 0 m 17 m 6 m铁板封住 6o m宽的空间 mX 5o mx m 5m
( 已除掉铁板质量) 。

4 使用效果
按上述方法处理完毕后,      减速机经清洗、 检查, 重新装配, 共用时犯h主井提升恢复运行。为加强 , 管理, 安排专人3 在交接班期间打开减速机观察 班, 孔盖, 检查裂纹情况。运行 1 个月后进行检查, 未发 现裂纹有发展迹象, 新加工 n 轴到货后, 经安装、 研 齿、 跑合后减速机恢复正常提升。该减速机应急检 修方案为今后处理齿轮在循环应力作用下产生的疲 劳裂纹提供了参考。
参考文献:
〔」孟惠荣. 1 齿轮手册〔 . M]北京: 机械工业出版社, 0. 2 0

进行齿端修薄, 修薄量△ 为00 一 . m , 、 . 00 n与此 1 4 同时, 对箕斗做减荷处理, 即用铁板封闭1 的箕斗 3 /
空间, 以减小换向冲击。该方案为临时处理方案, 可 保证在安全的前提下提升机继续提升, 维持生产, 等 待n 轴加工完毕后, 再进行更换。 经过3种方案比较,      作者认为, 方案 3 较为可 行, 故选用了该方案。与此同时联系生产厂家加工 减速机 1 轴。
33 修复工艺 .

( 在裂纹前沿钻直径 6 m 深 5 m      ) 1 m , 0 m的截止
孔一个。

()      2 用摇臂钻在裂纹两边的齿根部各钻 4个 必 .m 8s m孔, 0 m , 深度5 m 然后用 M 丝锥攻丝, 0 1 用

(            编辑: 王书*)

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( 上接第6 页) 4 是切实可行的, 可大大提高风机叶
片的使用寿命。该技术也适用于承受磨料磨损的其

他工件的更换或修理工作。
( 编辑 : 王书*)




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