大型轉(zhuǎn)子軸頸冷熔修復(fù)技術(shù)研究

蘇武

摘 要：汽輪機等大型轉(zhuǎn)子經(jīng)過長時間運行，由于系統(tǒng)中含有雜物，軸頸會出現(xiàn)點蝕、拉傷、劃痕等缺陷，運用傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)修復(fù)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，破壞了金屬的金相結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)脫落和起層等問題。文章圍繞大型轉(zhuǎn)子軸頸無損冷熔修復(fù)技術(shù)運用、提高后期修磨精度及效率等方面展開闡述。

關(guān)鍵詞：大型轉(zhuǎn)子軸頸；冷熔修復(fù)；內(nèi)應(yīng)力；修磨精度

中圖分類號：TH17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0146-02

Abstract： After long time operation of large rotor such as steam turbine， because of the sundries in the system， the defects such as pitting， pulling and scratching will appear in the journal， so the internal stress is easy to be produced by using the traditional repair technology， and the metallographic structure of the metal is destroyed. Problems such as shedding and rising. In this paper， the application of non-destructive cold melt repair technology for large rotor journal and the improvement of the precision and efficiency of grinding in the later period are discussed.

Keywords： large rotor journal； cold melt repair； internal stress； grinding accuracy

1 概述

火力發(fā)電汽輪機、風(fēng)機、發(fā)電機等轉(zhuǎn)子及其他工業(yè)領(lǐng)域軸類工件的軸頸磨損修復(fù)，都有一共同的特性：價值高、工件大、磨損小。工件體積較大時避免返廠加工必須進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)、如何加工到要求尺寸及光澤度等因素顯得尤為重要。以往的修復(fù)方法是熱噴涂和刷鍍，其效果不是很好，長時間運行有脫落和起層現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著汽輪機等設(shè)備運行的安全性和經(jīng)濟性。

本文通過對大型轉(zhuǎn)子軸頸冷熔修復(fù)技術(shù)的研究，不但解決了刷鍍、噴涂技術(shù)結(jié)合力差等問題，而且工件在修復(fù)過程中溫升小，熱影響深度極淺。此外，此新技術(shù)可現(xiàn)場修復(fù)，免去了避免設(shè)備廠外維修運輸安全的困擾，降低修復(fù)費用。

2 大型轉(zhuǎn)子軸頸磨損原因

汽輪機等大型轉(zhuǎn)子軸頸劃傷的原因通常是由于系統(tǒng)中有雜物：一般情況下，新安裝機組是由于油系統(tǒng)管道有電焊渣、金屬氧化皮等雜物，隨油進(jìn)入軸瓦，磨損軸頸。而老機組是由于油系統(tǒng)管道銹蝕，在運行中銹片脫落進(jìn)入軸瓦造成軸頸磨損拉傷。據(jù)統(tǒng)計，劃傷大多出現(xiàn)在油系統(tǒng)管道末端的軸頸，這是因為管道末端的雜物較多。對于汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子軸頸的磨損拉傷處理，以往的方法是熱噴涂和刷鍍，在經(jīng)過長時間運行后有脫落和起層現(xiàn)象，而補焊層的脫落會造成軸頸的進(jìn)一步磨損。大部分的軸類磨損會引起機器部件超溫、跳動幅度大、異響、嚴(yán)重泄漏等問題，造成機器被迫停機。

3 大型轉(zhuǎn)子軸頸冷熔修復(fù)技術(shù)

汽輪機等大型轉(zhuǎn)子軸頸劃傷如果采用電焊、氬弧焊、熱噴涂等進(jìn)行修復(fù)，由于發(fā)熱量大，對工件材質(zhì)有較大的破壞，因而修復(fù)后的工件如果不處理好則容易存在內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋或變形。刷鍍、貼片等傳統(tǒng)的冷熔修復(fù)技術(shù)，因結(jié)合力差，設(shè)備在運行一段時間后會出現(xiàn)脫落、起層現(xiàn)象，而補焊層的脫落會造成軸頸的進(jìn)一步磨損。

3.1 新型冷熔修復(fù)技術(shù)選用

激光集束冷熔技術(shù)是一個物理化學(xué)過程，是基于氣態(tài)環(huán)境里的電子高速溢出在毫秒級放電時間內(nèi)熔化陽極材質(zhì)的現(xiàn)象而建立的。集束冷熔借助產(chǎn)生在鎢電極與焊體之間的電弧，加熱和熔化焊材本身（在添加填充金屬時也被熔化），而形成焊縫金屬，使工件表面性能得到顯著強化和表面幾何構(gòu)型的求原修復(fù)。

激光集束焊冷熔修復(fù)的堆焊層與母體為冶金結(jié)合，具有結(jié)合力高，熱影響小的特點，適合汽輪機等大型轉(zhuǎn)子軸頸尺寸修復(fù)。此外，激光集束焊冷熔設(shè)備便攜，可進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，免去了避免設(shè)備廠外維修運輸安全的困擾。

3.2 后期修磨

在激光集束焊冷熔修復(fù)堆焊后，一般留有0.5～0.8mm的加工余量。目前常用純手工或鼠籠式在線修磨機進(jìn)行后期加工。純手工打磨效率低下，耗費大量的時間和人力。而鼠籠式在線修磨機雖效率較高，但是車削費用昂貴，高達(dá)十幾萬以上。另外，鼠籠式在線修磨機設(shè)備體積龐大，十分笨重，需要有多年經(jīng)驗的員工進(jìn)行調(diào)試，在狹窄環(huán)境無法安裝施工。現(xiàn)采用新型隨型研磨工裝粗磨與手工精磨相結(jié)合的方法，能提高修磨效率，降低所需費用。

4 經(jīng)濟效益及社會效益

近年來電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展給運行設(shè)備的性能、運行工況等的提高帶來了挑戰(zhàn)。在電廠檢修維護(hù)中，1臺60WM機組因軸類表面損傷無備品更換或到貨不及時等原因被迫停機檢修或延長檢修工期的費用約10萬元/天，減少供電額200萬元/天以上，特別是大型軸類廠外修復(fù)項目除了需較長運輸時間、較大檢修費用外，還需承擔(dān)設(shè)備運輸途中安全風(fēng)險。

此外，大型轉(zhuǎn)子軸頸的現(xiàn)場修復(fù)可以減少維護(hù)檢修次數(shù)和成本，有利于實現(xiàn)節(jié)約能源的大目標(biāo)，有效保證電力設(shè)備的穩(wěn)定運行，屬于再制造領(lǐng)域。節(jié)能降耗是國家實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要課題，也是電力行業(yè)永恒的主題，體現(xiàn)在企業(yè)的價值取向和管理體系中。

5 結(jié)束語

近年來電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展給運行設(shè)備的性能、運行工況等的提高帶來了挑戰(zhàn)，本技術(shù)將通過改變過去整個行業(yè)多年以來只能采取設(shè)備更換工期長、需支付高額維修與運輸費用的局面，突破采用激光集束冷熔修復(fù)技術(shù)，并結(jié)合多個相應(yīng)的改善措施，縮短工期、降低成本，避免設(shè)備廠外維修運輸安全的困擾，本技術(shù)也將達(dá)到國內(nèi)同行的領(lǐng)先水平。

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