蘇州華復(fù)堆焊焊接科技有限公司

堆焊引言

電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，一直是國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象。近二十年是中國(guó)電力發(fā)展史上發(fā)展最快，成就最大的時(shí)期。截止到1998年，中國(guó)電力裝機(jī)容量達(dá)到277 289MW，全年發(fā)電量達(dá)11 576億千瓦小時(shí)，全國(guó)大型火力發(fā)電廠（裝機(jī)容量1000MW以上）已達(dá)68家[1]。隨著電廠數(shù)量增加、單機(jī)容量和參數(shù)不斷提高，機(jī)組維護(hù)、修復(fù)也日趨復(fù)雜重要。作為汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組心臟部件——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其運(yùn)行精度高，運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，制造成本高，一旦損壞，將直接導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組輸出功率下降甚至癱瘓。曾采用熱噴涂、氬弧焊、貼片機(jī)、電刷鍍等多種工藝進(jìn)行修復(fù) [2]，但修復(fù)后的實(shí)際實(shí)用效果均不令人滿意。本文采用中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院表面工程技術(shù)研究所研制生產(chǎn)的DZ-1400型電火花堆焊設(shè)備（簡(jiǎn)稱 ESD）對(duì)磨損的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子密封段軸徑現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，獲得滿意效果和成功經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已完成近二十根磨損轉(zhuǎn)子軸徑的修復(fù)，其中修復(fù)后運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的已超過(guò)兩年半。實(shí)踐證明，電火花堆焊工藝在電廠部件的修復(fù)中發(fā)揮重要作用，產(chǎn)生出巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

堆焊軸徑磨損

0.125mm。一但軸徑磨損或拉傷，密封層中油壓難以維持均衡，氫氣就會(huì)泄露，軸徑與瓦間密封層被完全破壞，轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)受到阻礙，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致機(jī)組不能工作。電火花堆焊及相關(guān)工藝比較~為保證轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行和冷卻效果，轉(zhuǎn)子軸與瓦間由氫氣、油、水組成的三級(jí)密封層。運(yùn)行中軸徑與軸瓦的間隙保持在0.075電火花堆焊工藝有別于焊接、噴涂或元素滲入等工藝。簡(jiǎn)單地講，是介于它們中間的工藝，間有焊接等工藝的一些特點(diǎn)，又有熱輸入量小、焊層與母材冶金結(jié)合等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的工藝。在某些特殊要求應(yīng)用上，電火花堆焊工藝彌補(bǔ)了其他工藝的不足（工作原理另文發(fā)表）。表1是電火花堆焊工藝與其他工藝比較。

堆焊部件應(yīng)用

近兩年，采用電火花沉積堆焊工藝成功解決電廠關(guān)鍵部件的修復(fù)及表面強(qiáng)化問(wèn)題，如汽輪機(jī)汽缸密封面沖蝕修復(fù)，熱網(wǎng)循環(huán)泵主軸磨損面修復(fù)等。

堆焊結(jié)論

⒈ 電火花堆焊層與母材冶金結(jié)合，堆焊熱影響區(qū)極窄，殘余應(yīng)力可忽略不計(jì)。⒉ 采用電火花堆焊工藝對(duì)電廠關(guān)鍵部件損壞進(jìn)行修復(fù)，可在線操作，工藝簡(jiǎn)單。補(bǔ)焊后加工量小，減少停機(jī)時(shí)間。⒊ 電火花堆焊工藝在電廠具有廣泛的應(yīng)用前景，蘊(yùn)藏著巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

手工電弧焊，堆焊雙輥破碎機(jī)輥面，取得了使用壽命達(dá)10個(gè)月，破碎熟料15萬(wàn)噸的效果。堆焊要點(diǎn)如下：⑴焊條的選用：要選用D－65、D－667和506焊條，堆焊前，按焊條使用說(shuō)明，將焊條烘干，放在保溫箱中備用。（使用506級(jí)別的焊接材料會(huì)造成嚴(yán)重的剝落。選用堆焊打底的材料應(yīng)選用100S-G以上級(jí)別的焊接材料）⑵輥面處理：輥面修復(fù)可分為局部直接補(bǔ)焊和整體清除后整體補(bǔ)焊兩種方法，也可以說(shuō)是兩個(gè)過(guò)程。沿輥寬方向的不均勻磨損和花紋、硬質(zhì)點(diǎn)的不均勻磨損以及輥面的整體磨損，可采取局部修復(fù)方法直接補(bǔ)焊；在經(jīng)過(guò)5-6次直接補(bǔ)焊以后，由于母體反復(fù)承受高擠壓應(yīng)力作用，焊接微裂紋不斷擴(kuò)展，磨輥表面會(huì)產(chǎn)生一定厚度的疲勞層，此時(shí)若再用耐磨修復(fù)焊條直接補(bǔ)焊，易產(chǎn)生層間脫落，故需對(duì)磨輥表面疲勞層徹底清理后再進(jìn)行耐磨層堆焊。協(xié)興水泥廠對(duì)輥面的修復(fù)為整體清除后補(bǔ)焊。無(wú)論是直接補(bǔ)焊還是整體清除后補(bǔ)焊，磨輥的圓度誤差和兩輥直徑誤差都不能過(guò)大，否則會(huì)引起輥壓機(jī)水平振動(dòng)和兩磨輥不均勻載荷加大。清理輥面疲勞層，可用碳弧氣刨進(jìn)行清理，要將輥面的疲勞層刨凈，使輥?zhàn)勇冻瞿覆膶?。堆焊前，要按焊條使用說(shuō)明，對(duì)焊條進(jìn)行烘干，對(duì)焊件預(yù)熱，焊后緩冷。⑶要選用功率為10千伏安以上的直流或20千伏安以上的交流電焊機(jī)。使用直流焊機(jī)要反接（焊條接正極）。堆焊時(shí)，用交流焊機(jī)要求空載電壓≥70V，電流應(yīng)掌握在200A左右。如空載電壓低于70V時(shí)，要加大電流，以焊條和母材充分溶合為準(zhǔn)。焊道寬度和高度的比例以3:1為宜。這樣才真正和母材熔結(jié)牢固，形成所需的耐磨組織。⑷堆焊次序及厚度：輥面預(yù)熱后，要先用506焊條堆焊1－3層，將輥找圓。然后均勻地堆焊數(shù)層D－667，達(dá)到應(yīng)有厚度。D－667焊層堆焊完后，再堆焊一層D－65，堆焊厚度為3－5mm；D－65焊層堆焊后，再用D－65堆焊一層凌形花紋。（輥面磨損的產(chǎn)生，須同時(shí)具備粉碎物料所需的壓力和相對(duì)滑動(dòng)兩個(gè)因素。壓力由物料性質(zhì)所決定，通常難以改變。而通過(guò)輥面花紋形式來(lái)減少物在擠壓過(guò)程中與輥面的相對(duì)滑動(dòng)，較容易些。國(guó)內(nèi)早期使用的人字形花紋雖然能阻止物料的圓周滑動(dòng)，但并未制約對(duì)物料在擠壓過(guò)程中的軸向滑動(dòng)，尤其在擠壓顆粒較小的物料時(shí)，磨損更為嚴(yán)重。與此相比，采用凌形花紋且中間加硬質(zhì)點(diǎn)的輥面，耐磨性為最好。）凌形花紋的邊長(zhǎng)為4－5cm，焊道寬度為1cm左右，高度為4mm左右。各耐磨層的厚度要力求均勻一致，以使擠壓輥在使用過(guò)程中永遠(yuǎn)保持圓形。⑸堆焊時(shí)，要三班倒，歇人不歇馬，使焊件長(zhǎng)時(shí)間地保持較高的溫度。