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一种风机偏航驱动孔焊接修复方法

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吴威李勇唐伟李罗文

摘要：主要介绍了一种新型偏航驱动孔的焊接修复工艺，包括焊接工艺试验、风场验证等一系列过程。

关键词：风机;球墨铸铁焊接;驱动孔修复

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1?概况

偏航系统是风机重要组成部分，是风机对风的重要装置，确保风机一直保持在迎风位置，以保证风机能够持续处于最优发电状态，偏航系统的工作方式一般通过偏航驱动小齿轮带动偏航轴承内齿，进而完成风力发电机组的偏航工作，偏航驱动装置安装在机舱铸件驱动孔内，在风况较差的情况下，风机会进行频繁的偏航，当环境处于大风状态下，频繁的偏航，会对机舱铸件产生冲击，进而造成驱动孔的变形，导致齿轮无法正常啮合，使偏航系统处于不安全状态。在出现变形问题后，一般会采用更换铸件的方案，考虑机舱铸件更换需要大型吊车进行更换，费用较高，且耗时较长，因此本文讨论一种在风机顶部机舱内进行焊接修复驱动孔的方案，以提高修复速度，并节约维修成本。

2?焊接试验

机舱铸件材质为球墨铸铁件，由于其含碳量比较高，焊接性能较差，且在风机顶部无法进行预热，因此在车间采用冷焊的方式对铸件修复进行焊接验证，以模拟在风机内部的焊接效果，并确定相关焊材选择及焊接工艺参数，以便能够应用到风机现场。由于球墨铸铁的特性，因此在焊材选择上，采用Z308手工焊条作为过渡层，并配合A102以及A202不锈钢手工焊条进行覆盖，既保证铸件的可焊性，又保证部件的韧性及表面耐磨性。

2.1模拟现场焊接

模拟试验采用废弃机舱铸件，材质为QT400-18AL，驱动孔位置有稍许变形，主要目的为通过该焊接试验验证采用上述三种焊条，并模拟在风机内部可执行条件下进行焊接，检测焊接是否会出现裂纹或其他缺陷。

试验环境：废弃部件存放车间;气温：32℃;空气湿度较大。

准备工作：準备直流电焊机，然后将3.2mmZ308焊条、3.2mmA102焊条、3.2mmA202焊条，放入保温桶进行烘干、预热。

实施方案：

①将驱动孔位置灰尘、油污清理干净，然后使用角磨机将驱动孔需焊接位置打磨平整。②首先焊接过渡层，采用Z308进行焊接，为避免焊接过程中可能出现气孔缺陷，焊接采用由下而上的方案进行，焊接速度要求均匀，避免出现温度过高或过低的情况，导致焊接时出现裂纹。③在完成一层堆焊之后，使用小锤均匀敲击表面，清除堆焊表面焊渣，减少焊缝应力。④在原堆焊层上进行中心层堆焊，并逐层向外堆积，焊接方式按照过渡层堆焊方案进行，堆焊层厚以实际所需为准，本次堆焊厚度8～10mm，每层堆焊后，采用小锤清除表面焊渣，并减少焊接应力。⑤将焊条更换为A102，堆焊表面层，堆焊厚度约3～6mm，并在堆焊完成后，采用小锤清除表面焊渣，减少焊接应力。⑥采用A202，堆焊表面层，堆焊厚度约3～6mm，并在堆焊完成后，清除表面焊渣。⑦完成堆焊以后，静待焊接部位冷却至常温，约2～3h，根据焊接模拟实验要求，堆焊完成后，不允许采用强制冷却方案，必要时可根据需求进行保温处理;由于进行该试验时气温较高，且尽量模拟现场状况，因此本次不进行保温处理。⑧待整体焊接部位冷却到室温后，采用角磨机打磨焊接表面，要求打磨平整，焊接表面光滑过渡。⑨采用着色探伤剂，对焊接后的表面进行探伤，确认探伤结果无裂纹。

模拟现场焊接结论：采用Z308进行焊接，配合A102、A202焊条增加表面强度及耐磨性，能够对球墨铸铁形成有效焊接，且不产生裂纹、夹渣等影响质量的缺陷。

2.2焊接工艺验证

通过采用同材质的焊接试块，通过上述模拟试验焊接方法进行试块焊接，并在焊接后进行各项力学性能试验，以检验采用上述焊接方法所能够达到的力学性能，并与母材进行对比，确认焊接工艺是否可行。

试验环境：焊接车间;气温：33℃。

准备工作：准备铸件同材质焊接试块2件，尺寸220*

180*80;将两件试块对接打磨出V形缺口，准备直流电焊机、Z308/A102/A202手工焊条（3.2mm），并将焊条放入烘箱进行烘干、保温。

实施方案：

①将两件试块进行铣削加工，使试块对接处于理想V形坡口位置，并按照前期试验方案，依次采用Z308/A102/A202进行焊接。②堆焊后，将前后两个端面铣平，将试块加工为标准焊接式样，检查试块表面是否存在焊接缺陷，并通过超声波探伤设备进行探伤，确认焊缝内部是否存在缺陷。③根据偏航驱动孔受力特性，因此针对焊接试块进行抗拉、冲击、屈服强度试验，并根据试验需求，在焊接试块上进行取样。④对完成取样的焊接试块，分别进行抗拉、冲击、屈服等性能验证。

焊接工艺验证结论：通过对试块的焊接