撈渣機減速機軸套缺陷的焊補

摘 要：針對寧夏大壩發電有限責任公司1號爐撈渣機減速機軸套內壁損壞，形成圓周型凹槽，由于軸套屬于精密件，厚度、體積和剛性較大，如果按常規的焊接工藝焊接，采用與母材相同或相近的焊材，必須進行焊前預熱、焊后熱處理，受材料的熱膨脹影響，無法保證軸套的精密度。在我院焊接專業教師張清林的指導下，經過多次實驗，整理分析數據，探索出采用冷焊工藝及技術措施，成功解決了該難題，使設備正常運行。該方案在企業得到推廣應用。現對該工藝過程進行描述，供行業間技術交流。

關鍵詞：撈渣機；軸套；焊接修復；冷焊工藝

1 概述

寧夏大壩發電有限責任公司1號爐撈渣機，于2016年4月6日在1號爐撈渣機檢修中，檢查發現撈渣機的減速機軸套有不同程度損傷見圖1，內壁損壞形成圓周形凹槽，深約2mm、寬約5mm；軸套一端缺失一塊，最大高度約30mm、寬度約130mm。軸套規格為Φ273×30，材質檢測為ZG45鑄鋼，硬度為220HB。

根據軸套損壞的程度分析主要撈渣機工作環境潮濕，使得撈渣機軸套及軸銹蝕導致配合不好造成了軸套內部凹槽缺陷；拆卸方法不當造成端面缺失損傷。對以上損壞性缺陷必須進行挖除補焊修復處理。依據DL/T869-2012《火力發電廠焊接技術規程》，由于撈渣機減速機軸套屬于精密件，厚度大、體積大、剛度大，如果按照常規的工藝焊接，采用與母材相同或相近的焊接材料焊接，必須進行焊前預熱、焊后熱處理，無法保證軸套的精度。研究小組經過多次實驗，整理分析數據，探索出采用冷焊工藝及技術措施，成功解決了該難題，確保檢修后的設備安全穩定運行。

2 撈渣機減速機軸套補焊難點分析

依據DL/T869-2012《火力發電廠焊接技術規程》要求，正確選用與母材相匹配的焊接材料，是保證撈渣機減速機軸套損壞補焊質量的關鍵所在。

目前補焊工藝依據部件的原始組織狀態及工件結構不同而定，一般選用熱補焊、異質冷補焊和同質冷補焊工藝。

熱補焊工藝是指達到規定的預熱溫度后，在焊接過程中始終保持預熱溫度，同時控制層間溫度不超過預熱溫度100℃，連續完成補焊和熱處理工作的方法。

異質冷補焊工藝是指在較低的預熱溫度下，沿整個坡口表面用鎳基類焊條敷焊一層3mm-5mm的過渡層，然后再用同種鎳基焊條在室溫下補焊的方法。

同質冷補焊工藝是指在較低的預熱溫度下，沿整個坡口表面用專用同質焊條敷焊一層3mm-5mm的過渡層，然后再室溫下用同種焊條進行補焊的方法。

熱焊法和冷焊法選擇要根據現場條件及損壞情況而定。熱焊法需要焊前預熱、焊接后熱處理，比冷焊法工藝措施復雜。由于撈渣機減速機軸套屬于精密件，厚度、體積和剛性較大，如果采用常規的熱焊工藝受材料熱膨脹的影響，無法保證軸套的精度；且軸套另一端為齒輪傳動，現場熱處理無法保證軸套另一端齒輪的使用性能。冷焊法則不需要專門的預熱和消氫處理設備，工藝簡單、操作方便、熱影響區窄、焊接變形小、經濟適用，能滿足機組工況運行的要求。因此宜采用冷焊法。

研究小組經過多次討論分析，制定出了《1號爐撈渣機減速機軸套補焊修復處理技術方案》。

3 焊接材料的選用

采用冷焊工藝，缺失部分焊前低溫預熱150℃，焊接過程中嚴格控制母材溫度。焊接過程中，層間采用氣錘錘擊焊縫的方法來消除焊接應力。焊后不進行熱處理，這樣就必須選擇塑性好、抗裂性能較強的焊條。經討論、分析，缺失部分選用ENiCrFe-3焊條進行焊條電弧焊焊接；凹槽缺陷選用萬能303焊絲進行手工鎢極氬弧焊焊接。

ENiCrFe-3焊條是低氫型鎳鉻耐熱合金焊條，焊縫金屬中有適量的錳，采用直流反接。

萬能303焊絲以鉻鎳合金為主，適應性強、強度高，適合于各種組合異種鋼焊接，具有優良的塑性、韌性和抗裂性能。

4 焊接工藝措施

4.1 凹槽缺陷焊接工藝

（1）焊前預熱：焊前采用氧-乙炔火焰對補焊區周圍100mm內進行緩慢預熱，預熱溫度為70℃。

（2）焊接材料選用萬能303焊絲，規格Φ1.0，焊接層數為2層。

（3）焊接方法：手工鎢極氬弧焊。

（4）焊接電流：80-90A，直線運槍施焊，焊縫不錘擊。每層焊接厚度控制在1～2mm。焊接時，電弧應盡量偏向母材以保證與母材熔合良好。間斷焊接，焊接過程中用測溫儀監測溫度，保證焊接過程中軸套溫度不得高于70℃。

（5）質量檢驗：用10倍放大鏡進行焊縫檢驗，不得有裂紋、未熔合焊接缺陷。如果發現有裂紋和未熔合缺陷應打磨清除后重新施焊。

（6）焊后修型：焊接結束后，采用機械的方法對需整型的工件表面進行修型，使其恢復原來形狀和尺寸要求。

4.2 缺失部分焊接工藝

（1）焊前預熱：焊前采用氧-乙炔火焰對補焊區周圍100mm內進行緩慢預熱，預熱溫度為150℃。

（2）焊接方法：焊條電弧焊。

（3）根層焊接：預熱后即可進行焊接，焊條采用ENiCrFe-3，直徑Φ2.5mm。

（4）焊接電流80-90A，極性：直流反接，直線運條施焊、焊縫不錘擊。

（5）填充層焊接：焊條采用ENiCrFe-3，直徑Φ3.2mm，焊接電流為105-115A，仍然采用直線運條，與上一層焊接運條方向相差90°，采用多層多道焊接，每層焊接厚度控制在2～2.5mm，先焊兩側后焊中間。兩側焊接時，電弧應盡量偏向母材以保證與母材熔合良好。焊接過程中應用測溫儀監測溫度盡量控制軸套溫度不高于70℃。焊完第二層后用氣錘進行錘擊，錘頭為R10mm的球型，重量200g左右，錘擊從焊縫中間開始，逐漸錘向兩側，直到焊縫表面出現密集的麻點，錘擊應避開熔合線，以防焊縫剝離開裂。

（6）蓋面層焊接：蓋面層焊縫應保證焊接區全部填滿，焊縫不需錘擊。焊接時，注意工作面留有一定加工余量。

（7）焊接質量檢驗：

根層焊接：用10倍放大鏡進行焊縫檢驗，不得有裂紋、未熔合、夾渣等焊接缺陷。

填充、蓋面層：用10倍放大鏡進行焊縫檢驗，每層焊縫焊完并錘擊后應清理焊渣，不得有裂紋、未熔合、夾渣等焊接缺陷。如發現有裂紋、未熔合、夾渣等缺陷應打磨干凈重新施焊。

焊接工作結束后，對所有的焊縫進行著色探傷，保證熔敷金屬及熔合線、熱影響區不得有裂紋、未熔合缺陷，若發現上述缺陷應磨除重焊。

焊后修型：焊接結束后，采用機械的方法對需整型的工件表面進行修型，使其恢復原來形狀和尺寸要求。

5 焊前工件打磨清理、焊接材料及工器具

將凹槽打磨干凈；如果槽內出現硬角及不利于施焊的窄縫、小坑時，應利用手頭工具將其打磨成鐵水易于過渡的球面或坡面形狀，防止焊接過程中出現夾溝、夾雜、未溶合等不利于焊接質量及焊接工藝的情況出現，為后面的補焊工作嚴格把關。缺失部分的表面及周圍15mm范圍用磨光機清除鐵銹、油污等，打磨出金屬光澤。補焊前的打磨測量工作非常重要，這一階段的工作質量直接影響到焊接的質量，需要操作人員眼明心細。

為保證補焊工作順利進行，施焊前應準備好相應的工具且擺放到位。

測溫儀：用于隨時檢測補焊時的溫度變化。

放大鏡：檢查焊前、焊接中、焊后有無裂紋。

氣錘：焊接中錘擊焊道降低應力。

手錘、扁鏟：剔除焊接中產生的飛濺、粘連等。

焊鉗、焊帽、焊條保溫桶等施焊焊工工具。

氧-乙炔焰預熱、熱處理氣瓶一套，供預熱熱處理使用。

選用相匹配的ENiCrFe-3焊條，150℃烘干1～2小時。

磁粉滲透檢測劑一套，供焊縫檢測。

6 焊接過程及操作注意事項

焊接材料為ENiCrFe-3焊條，為異種材質焊接，根層的焊接應采用小電流規范進行，選用Φ2.5mm焊條，直流反接。采用對稱、短弧的分段跳焊工藝，先焊坡口中間，后焊邊緣，保證與母材熔合良好。單道焊道長度不超過30mm，后焊焊道壓先焊焊道1/3，減少對母材的稀釋。在整個堆焊面上施焊第一層，焊接過程中保持預熱溫度。第一層焊完后，應用石棉帶蓋住補焊區，保溫緩冷至室溫進行宏觀檢驗，確保無缺陷后才可以進行填充層的焊接。填充層焊接，采用Φ3.2mm焊條焊接，焊接電流105-115A。焊接時采用短焊道，分段跳焊焊接長度不超過30mm，焊后立即錘擊焊道。焊接過程中，層間溫度不得超過70℃。為了有效消除焊接應力，焊接過程中除根層和蓋面層焊縫不錘擊外，填充各層焊縫每焊30mm長均使用圓頂氣錘立即進行均勻錘擊。

層與層之間的銜接焊應采用橫豎或菱形交叉焊，每焊完一層后要用氣錘進行錘擊，錘擊從焊縫中間開始，逐漸錘向兩側，直到焊縫表面出現密集的麻點，如圖2。錘擊應避開熔合線，以防焊縫剝離開裂。如此反復直至將缺失部分補焊至距軸套內、外壁及端面0.5mm處后，認真錘擊找平做好蓋面焊準備。最后一層蓋面焊完成后不錘擊，補焊應高出軸套內、外壁及端面2mm，以保證機加工余量。

內槽缺陷補焊完后，再進行缺失部分的補焊；補焊缺失部分時，應用石棉布或保溫棉將軸套內孔封堵，以防飛濺傷及內表面。

焊接過程中始終跟蹤控溫、焊接質量監督，保證焊接過程中軸套溫度不得高于70℃。

每層焊完后，用10倍放大鏡進行焊縫檢驗，不得有裂紋、未熔合、夾渣等焊接缺陷，如有缺陷應及時處理。

7 焊后檢驗

焊接過程中隨時檢查有無裂紋、未熔合、夾渣等缺陷，一經發現及時消除再進行補焊。補焊完成后，用石棉保溫材料包蓋緩冷至室溫，采用外觀檢驗和著色檢驗相結合的方法進行，要求焊縫及熱影響區不得有裂紋、未熔合等缺陷。

8 結束語

（1）控制層間溫度、錘擊消除應力是保證補焊成功的關鍵所在。

（2）撈渣機減速機軸套損傷的補焊在制定合理的技術方案后需要操作人員的耐心、細致的施焊和技術團隊的相互配合。

（3）通過修費利舊體現了創建節約型企業的精神，為企業節省了檢修費用，在企業內得到廣泛推廣，為今后的其它部件修復工作提供了有效的經驗和技術方法。

參考文獻

[1]國家職業資格培訓教程.焊工（技師技能 高級技師技能）[Z].

[2]DL＼T715-2000.火力發電廠金屬材料導則[S].

[3]DL/T869-2011.火力發電廠焊接技術規程[S].

作者簡介：張清林（1977-），大學本科，寧夏工商職業技術學院，副教授，高級工程師。