ZGM95G型磨煤机拉杆材料分析及堆焊方案.doc

ZGM95G型磨煤机拉杆材料分析及堆焊方案来源：宏鑫检修公司作者:梁沪生 侯孝海 赵艳斌 马斌 王瑞 杨明 李慧中发布日期：2010-09-30 23:49:30【摘要】：甘肃大唐西固热电公司总装机容量2x330MW，两台机组先后于2009年2月正式投产运行，选用的磨煤机为北京电力设备总厂设计生产的ZGM95G型磨煤机，全厂共计10台磨煤机，发现磨煤机拉杆磨损，引起漏粉，影响磨煤机出煤率，造成发电成本的增加。本文通过对磨煤机拉杆材料的分析，制定和实施适合现场的一套堆焊方案，并节约了资金。【关键词】磨煤机拉杆材料分析 方案西固热电有限责任公司磨煤机型号是ZGM95G中速辊盘式，其碾磨部分是由转动的磨环和三个沿磨环滚动的固定且可自传的磨辊组成，需要粉磨的原煤从磨煤机的中央落煤管落到磨环上，旋转磨环借助于离心力将原煤运动至碾磨滚道上，通过磨辊进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生，均匀作用至三个磨辊上，经过磨环、磨辊、压架、拉杆、传动盘、减速机、液压缸后通过底板传至基础。原煤的碾磨和干燥同时进行，一次风通过喷嘴环均匀进入磨环周围，将经过分离，粗粉被分离出来返回磨环重磨，合格的细粉被一次风带出分离器。一、磨煤机拉杆情况：磨煤机拉杆在磨煤机中起连接和支撑的作用。上部通过推理关节轴承连接于压架上，经拉杆密封由机壳上引出，下部通过连接卡套于加载油缸连接一体是个很重要的部分。1.1拉杆介绍拉杆长度1445mm，直径100mm。材料是42CrMo。一台磨煤机共三个拉杆，我公司共有十台磨煤机，三十个拉杆在运行一段时间之后有不同程度的磨损，其中，有十二根拉杆磨损特别严重。磨损之后的直径只有83.9mm，82.7mm，86mm，有的局部磨损，局部深度9.1mm，10.5mm，9.8mm不等。拉杆磨损会造成：1、出现漏粉，影响文明生产。2、磨煤机效率下降。3、磨辊室内风压不能保持稳定。为了更好地提高磨煤机磨煤效率，必须采取措施使用标准磨煤机拉杆。有两种方案可以解决，一是更换新的磨煤机拉杆；二是堆焊拉杆。为降低维修费用，西固公司组成课题攻关小组，针对今后经常遇到拉杆磨损的请况，从自身潜力挖掘，降低经济费用采取对拉杆进行堆焊的方案。二、拉杆材料分析拉杆材料是42CrMo钢，在某些工厂标准中也称4140钢。42CrMo钢系中碳调质钢，钢的Ceq值高达0.893%，可焊性较差。由于母材金属中含碳量高，在焊接过程中，母材金属的一部分要熔化到焊缝金属中去，致使焊层金属含碳量增高，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向也较大，加之含硫杂质和气孔的影响，容易在焊层金属中引起热裂纹。特别是在收尾处，裂纹更为敏感。热裂纹的特征是裂纹垂直于焊缝鱼鳞状波纹，呈现不明显的锯齿形，但也有延焊缝金属与基体金属交界处发展产生。为防止产生热裂纹，要求采用低碳钢焊丝，一般焊丝中含碳量在0.15%以下。42CrMo钢淬硬倾向性大，母材金属热影响区容易产生低塑性的淬硬组织，Ms点又低，因而在淬火区产生大量脆硬的马氏体，导致严重脆化，工件愈厚，则脆硬倾向愈大。该焊件刚性大，若焊条或焊接工艺选用不当，在焊件冷却至300以下时，容易延热影响区的淬硬区产生冷裂纹。42CrMo钢的冷裂纹一般是在焊后冷却过程中，在Ms点附近或200300的温度区间产生的。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。冷裂纹有时焊后立即出现，有时经过一段时间才出现。而延迟裂纹的危害性更为严重，实践证明，钢中的淬硬倾向，焊接接头的氢含量及其分布，以及焊接接头的拘束应力状态是产生延迟裂纹的三大主要因素。焊接接头的淬硬倾向主要取决于钢种的化学成分，其次是结构形式，焊接工艺和冷却条件等。可以采取焊后后热和缓冷等办法来调整冷却时间。适当延长临界冷却时间，可降低钢的淬硬倾向。42CrMo钢具有强度高，淬透性高，韧性好，淬火时变形小等特点，高温下有高的蠕变强度和持久强度，无明显回火脆性。 1、用途 用于制造强度要求较高、截面尺寸较大的重要零件等。如：轴、齿轮等。 2、技术条件 （1） 化学成分 42CrMo钢化学成分（%） C SiMnCrMo 0.380.45 0.170.37 0.500.80 0.901.20 0.150.25 42CrMo钢力学性能 b（MPa）s（MPa）5（%） （%） AKU2/J 1080 930 124563 三、42CrMo钢焊接工艺 中碳调质钢也是热处理强化钢，虽然其较高的碳含量可以有效提高调质处理后的强度，但塑性、韧性相应下降，焊接性能变差，所以这类钢需要在退火状态下焊接，焊后还要进行调质处理，为保证钢的淬透性和防止回火脆性，这类钢含有较多的合金元素。中碳调质钢在调质状态下具有良好的综合性能，常用于制造大型齿轮，轴等。 3.142CrMo钢的焊接性 1）焊接热影响区的淬化和软化中碳调质钢由于碳含量高，合金元素多，钢的淬硬倾向大，在淬火区产生大量淬硬的马氏体，导致严重脆化； 2）冷裂纹中碳调质钢的淬硬倾向大，近缝区易出现的马氏体组织，增大了焊接接头的冷裂倾向，在焊接中常见的低合金钢中，中碳调质钢具有最大的冷裂敏感性； 3）热裂纹中碳调质钢的碳及合金元素含量高，偏析倾向也较大，因而焊接时具有较大的热裂纹敏感性。 3.2现场实施方案的制定 3.2.1 焊接方法的选择 一般采用热量集中，能量密度高的焊接热源，在保证焊透的条件下尽量用小焊接热输入，以减小热影响区的软化，如选用氩弧焊，等离子焊和电子束焊效果较好。我们选用氩弧焊接的方式 3.2.2 预热 为了有效地防止42CrMo高强度钢焊接冷裂纹的产生，预热是非常必要的。预热是焊接和焊补中碳调质钢防止裂纹的有效工艺措施。因为预热可以减缓焊接接头的冷却速度，抑制马氏体的形成。 采用的火焰加热对拉杆进行整体加热，预热温度80120，采用远红外测温仪进行测试。可以有效的避免裂纹的产生。 3.2.3 焊材选用 选用ERNiCr-3 镍基焊条 ERNiCr-3焊丝化学成分（100%） NiC MnP S SiCrMo 73.3 0.04 2.8 0.003 0.002 0.22 19.7 0.013 CuFeCB+TA CoV TiTaOthers 0.009 1.1 2.3 0.02 0.008 0.41 0.007 0.50 四、焊接过程 4.1 拉杆固定，垂直固定的位置，因为中心向下，减少焊接变形量。 4.2焊前对焊丝、拉杆母材打磨，不能有油、水等污物.尤其是对被焊处打磨出金属光泽。 4.3进行火焰加热，温度在80120，曾见温度控制在80120之间，温度超过时，停止焊接，等到温度符合要求继续工作。 4.4采用逆变式电焊机，焊接电流极性直流正接。 4.5采用多层多道焊接方法； 4.6采用分段推焊法，每道焊缝不能超过120mm。 4.7焊接完毕要求缓冷 五、结果 焊接完毕，变形量完全在使用范围之内，强度、硬度符合要求。采用轻便垂直式布氏硬度计，HB=210229之间。后经过设备上使用效果良好。 六、经济效益分析 1、更换一只拉杆，需要12000元/根。（数据来源厂家） 需要更换12根总费用：12根x12000元/根=14400