进口磨煤机变速箱高速轴断裂修复.pdf

全国火电大机组(600MW级)竞赛第9届年会论文集 锅炉 进口磨煤机变速箱高速轴断裂修复 王金海于光强 (华能国际电力股份有限公司德州电厂) 摘要：采用代用材料及冷焊法对磨煤机变速箱高速轴断裂部位进行了修复，较好的控制了焊接变形。通过机加工 基本消除了焊接变形的影响，设备运转正常。为今后进行轴的焊接修复工作摸索了成功经验。 关键词：变速箱高速轴代用材料冷焊焊接变形 1 简介 华能德州电厂#6锅炉容量为2209T／H，其磨煤机变速箱由德国Friedr公司设计、制造，在正常运行 中编号为No．40的磨煤机变速箱高速轴突然发生断裂失效。由于该轴为德国进口，无设备备品。若改为 国内加工，由于齿轮参数的差别，需要更换一组，费用高、周期长。按照设备技术要求，径向跳动≤0．03mm 时方可正常运转。而轴断裂后已经发生较大弯曲，除原有存在的变形外，对直径125mm的轴焊接会产 生很大的焊接变形，焊接修复难度很大，国内尚无成功经验借鉴。我们大胆采用代用材料、反变形等焊接修 理方案，成功的予以修复并且至今运行良好。解决了生产现场遇到的难题，为今后进行轴的焊接修复工 作摸索了成功经验。 2断裂情况介绍 变速箱高速轴通过联轴器与电机相连接，电机功率为1540KW,转速993r／min。断裂发生在变速箱高速 轴安装冷却风扇的部位，该处轴的直径为125mm。从高速轴断口宏观初步分析属于疲劳脆性断裂，断口 形貌见图片1、2。 图1高速轴联轴器侧断口形貌 图2高速轴变速箱侧断口形貌 全国火电大机组(600MW级)竞赛第9届年会论文集 锅炉 3轴的材料性能及焊接性能介绍 该轴材料为德国17CrNiM06高强钢，且经过渗碳及调质处理，材料的焊接性很差，不宜进行焊接。 材料化学成份及性能见表1、2。 4原始数据测量 4．1断裂处位距临近轴肩46mm，见轴的结构简图3。 4．2变形测量：通过测量轴的径向跳动，发现轴存在轻微弯曲变形。主要在轴径A、B位置。 A：径向跳动0．08mm，B：径向跳动0．04mm。 4．3硬度测量：轴表面布氏硬度：HB296—316。 图3轴的尺寸简图 表1 17CrNiM06的化学成份 表2 17CrNiM06的机械陛能 元素 C SI Mn 成份％ 0．14D．17 0．15．0．40 0．40-0．60 元素 P S Cr 成份％ 0．035 0．035 1．5m1．80 元素 Mo Ni 成份％ O．25-0．35 1．40-1．70 ＼性能 弋 O b 0 s V 6 Q。 月矿＼ N／InlTI．2 N／ram2 ％ ％ J／cm2 ＼ 巾ll 1420 830 7 30 41 巾30 1320 785 8 35 41 5修复工艺方案 5．1 修复方案 按照设备使用技术要求，径向跳动≤0．03mm时可正常运转。从轴的测量数据分析，断轴已经发生 轻微变形。所以，焊接的关键：第一是纠正断裂引起的变形并尽量减小焊接、热处理产生的焊接变形； 第二是保证焊缝的内在质量。 为消除焊接变形的影响，联轴器侧拟采用留有较大加工尺寸的代用材料。代用材料应当使用相同牌 号或性能相近的材料。通过机加工消除焊接产生的变形，以确保轴的精度要求。为便于轴的对接施焊， 在轴断裂相接的两侧机加工出以轴线为中心的巾40×100的中心孔(经过强度校核，在轴的中心加工ff40 ×200的中心孔不影响轴的使用)。 全国火电大机组(600MW级)竞赛第9届年会论文集 锅炉 具体修复工艺如下：首先将旧轴(斜齿轮侧)上车床找正中心，中间使用支撑架。用45钢加工的0040 ×200的芯轴将欲焊接的二部分连接在一起。由于部件较重采用’0-0’配合装配。在轴径A、B处安装百 分表，用于测量轴的径向跳动数据。 5．1．1 由于17CrNiM06材料国内无法采购，因而联轴器端使用性能相近的20CrNiMo材料代用，代用材 料尺寸为中165×480。代用材料的化学成份及性能如表3、4。 表3 20CrNiMo的化学成份 元素 C SI Mn 成份 0．17．0．23 0．17．O．37 0．60-0．95 ％ 元素 Cr Mo Ni 成份 0．40—0．70 0．20-0．30 0．35．0．75 ％ 表4 20CrNiMo的机械性能 ＼性能 Ob 0 s 1lr 6 a ＼ N／mm2 N／mm2 ％ ％ J／cm2 月矿＼ 由15 980 785 9 40 47 5．2焊接热处理工艺 5．2．1机加工轴焊接端部为”U’型坡日，坡口角度10-15。，U型坡口处R为5mm，钝边1．5mm，对口间 隙2．2．5mm。 5．2．2用金相砂纸打磨轴焊接周围50mm范围内使之露出金属光泽，注意不要损害轴的表面。 5．2．3表面探伤检验焊补区不得存在裂纹。 5．2．4焊接前用远红外加热绳在部件两侧