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球磨機焊接修復端蓋裂紋的一例

  某發電廠3號機組鍋爐為原蘇聯生產的THE22l/C系列HE670/140型鍋爐，配有2臺7T[BM370/850型鋼球磨煤機。磨煤機的出人口端蓋和大罐焊為一體，如圖l所示。端蓋直徑為3500mm，端蓋中部帶有空心軸，簡體用兩端的空心軸支撐在2個下端為球面支撐面的大瓦上，大罐空心軸外徑2000mm，球面瓦寬700mm,端蓋內壁襯有波浪形鋼瓦，端蓋與軸瓦之間用M45x230mm螺栓連接。端蓋最大厚度為120mm，材質為ZG35。某次該爐的4l號磨煤機停運時發現人口端蓋空心軸根部的圓周方向螺孔與螺孔之間產生裂紋，裂紋總長度約2.8m，占空心軸根部圓周長度的40％。為了防止裂紋繼續擴展，導致空心軸根部斷裂而損壞磨煤機，該廠決定在現場不拆卸端蓋進行端蓋裂紋的焊接修復。進行焊接修復時，拆下鋼瓦后發現人口端蓋的內外壁已裂透，內壁裂紋長約1.8m.
  (1)該球磨機端蓋為ZG35中碳鋼鑄件，結構龐大(直徑3500mm厚度120mm)，拘束度大，淬硬傾向高，易產生冷裂紋。
  (2)端蓋與大罐焊為一體，屬動載結構。要求焊接修復區域不僅有足夠的靜載強度而且要具有一定的抗低周疲勞性能，以滿足端蓋動載荷的要求。

  (3)端蓋為轉動部件，焊接時必須防止發生軸向串動和徑向振動，并應嚴格控制焊接修復后的焊接變形量。
  對于大型鑄鋼部件裂紋的修復，傳統的加工坡口方法是采用碳弧氣刨消除裂紋和開制坡口，用該方法加工的坡口滲碳層厚度較大，給坡口的打磨工作帶來很大困難，同時碳當量的提高使焊接性能降低，這樣既降低了生產效率，又影響端蓋裂紋焊接修復質量川。因此，本次焊接修復工作采用G0l—300型專業氧—乙炔氣刨(以下簡稱專用氣刨)代替碳弧氣刨刨除裂紋和開制坡口。這樣可以減少氧化渣量，避免滲碳層的出現，省略了打磨工序和焊前端蓋預熱工序，大大提高了生產效率。

  為了降低端蓋裂紋焊接修復后的變形量，應采用XStu形坡口，如圖2所示。采用多層多道焊和分段跳焊法，焊后用專用氣動風鏟跟蹤錘擊焊縫，進行熱處理并且在熱態下低速轉動球磨機。
  半自動熔化極CO2氣體保護焊與手工電弧焊相比，具有焊接線能量小、焊接變形小、再熱裂紋產生的傾向小、焊縫含氫量小、對鐵銹和氧化層的敏感性小、電弧穿透能力強、操作簡單方便、連續快捷等特點。本次端蓋裂紋焊接修復采用半自動熔化極C0：氣體保護焊，既保證了焊接質量，又提高了焊接速度。
  磨煤機停運后，解體與修復工序相關的零部件，排盡罐內殘存氣體，保證修復過程安全。打磨端蓋內外壁裂紋的兩端區域，使其出現金屬光澤，著色檢查內外壁裂紋兩端區域表面，確定裂紋長度與精確位置，標明焊接修復范圍。
  氣刨裂紋前端蓋整體的預熱溫度范圍為150—200℃；開始焊接前端蓋的預熱溫度范圍為200—250℃；焊道層問溫度范同為200—250℃。
  焊接材料為MKH08Mn2SiA(C02氣體保護焊專用焊絲)，焊絲直徑為1.2mm。
  焊接電流為120—200A；焊接電壓為27—33V；氣體流量為13—141Zmin。

  (1)修復端蓋外壁裂紋的中間部分，長度為3個螺栓孔距。旋轉預熱好的端蓋，使裂紋垂直于水平面，用專用氣刨自上而下刨除外壁裂紋的中間部分，并開制坡口。坡口為U形，深70—80mm。將開好的坡口加熱55200—250℃開始焊接。焊接長度以一個螺栓孔距為單位長度，逐步焊接。先焊坡口區域兩邊上的螺栓孔距的打底焊道，后焊剩下的那個螺栓孔距的打底焊道，焊道厚度為6mm，這樣重復焊接，完成外壁裂紋中間部分約30mm的焊接修復。每層焊道自下而上完成，焊接熔池處于水平位置，同時焊把沿坡口作橫向擺動，保證焊縫的寬度和端蓋母材熔化深度。每層焊道焊好后，立即用氣動風鏟跟蹤錘擊。錘擊時，先錘擊焊道兩側熱影響區附近的部位，再錘擊焊道中間部位，每層焊道錘擊3次。錘擊后立即保溫緩冷，然后焊接另一層焊道。
  (2)修復端蓋內壁裂紋。加工坡口：旋轉端蓋，使端蓋內壁裂紋處于垂直水平的位置，用G0l—300型專用氣刨把自上而下刨除內壁裂紋的50％，并開制深度為50—60mm的U形坡口，坡口修復后，立即用氣動風鏟錘擊坡口根部，消除內應力和殘余應力。修復好上半部的內壁裂紋區域，用同樣的方法開制下半部裂紋的坡口。將開好的坡口冷卻至200—250℃開始焊接，按螺栓孔距為單位長度，逐步焊接相應的焊道，完成焊接修復。焊接操作：每焊一層，均跟蹤錘擊一遍。焊接過程中關閉軸流風機，保持大缸內外溫度，局部焊接完畢及時用硅酸鋁巖棉墊保溫。
  (3)修復端蓋外壁裂紋的剩余部分。旋轉端蓋，使端蓋外壁裂紋處于垂直水平的位置，將開好的坡口冷卻至200—250℃開始焊接，按螺栓孔距為單位長度，逐步焊接相應的焊道，完成焊接修復。
  焊后即刻用履帶式加熱器進行焊后熱處理，以消除焊接應力，熱處理規范如圖3所示。熱處理過程中，用紅外線測溫儀監視大瓦瓦座溫度。
  該端蓋裂紋修復后，經現場檢查未發現裂紋等危害性缺陷，兩年來磨煤機運行狀態良好。鑄件的焊接修復工作是探索性的，望廣大專家、同行對本文的焊接修復方法提出寶貴意見，使同類鑄件裂紋的焊接修復工作更加科學和規范，具有較高的現場實用性和安全可靠性。