大型磨机中空轴多裂纹的焊补

1、大型磨机中空轴多裂纹的焊补 1 前言 某厂一台 3.8*13m球磨机，运转12年，突然发现磨机跳 动变大，中空轴处漏油， 轴瓦温度上升， 于是立即停机开盖检查， 原来中空轴在 120范围内出现 3条裂纹，如示意图，其中最长 的一条接近1m（图中b）,其余两条分别接近）800m（图中a）, 600m（图中c），而且呈贯穿性裂纹，转动时周向跳动达到1.5mm 这是引起轴瓦温度上升的主要原因， 如果继续运转， 将带来烧瓦， 甚至中空轴断裂的严重后果， 处理的办法最好是立即停机更换中 空轴，但工厂无备件，新的备件从制模铸造到加工，工期最少一 个半月，而生产任务又非常紧急，经办公会研究决定，一方面迅 速

2、联系厂家制作备件， 另外着手进行现场裂纹补焊， 争取达到磨 机正常运转条件：磨机周向跳动 0.5mm,最大不超过1.0mn。 2焊接性分析 根据设备出厂资料，中空轴为ZG25材料制成，筒体部分（产 生裂纹部位）直径1600mm 壁厚90mm材料的焊接性能优良， 但因为壁厚较大，易出现三维应力，补焊时应该采取预热措施， 以防止焊接焊接裂纹出现；但结构因素限制，如果整体预热，肯 定不现实， 局部预热焊接， 则有可能因为受热不均匀导致焊接变 形过大，最后可能出现裂纹焊补好了，但变形大，磨机仍然无法 运转，通过技术碰头会决定，控制焊接变形是主要目标。 3 焊接方案制定 以控制焊接变形为主要目标， 裂纹

3、补焊时采用不预热焊接工 艺；冷焊采用小规范多层多道焊，注意锤击底层焊缝释放应力； 因为该中空轴补焊主要应付目前生产， 预期使用寿命 3 个月，裂 纹焊补不需要补透，但焊接厚度不得低于壁厚80%采用C02旱 接，尽可能减少焊接变形，为保证质量，采用药芯焊丝 ER50-1 作为填充材料； 以横焊焊接方法为主， 挑选具备丰富焊接经验的 焊工实施焊接，保证焊接质量；制作一块标准样板，焊接过程中 随时注意检查变形情况。 4 焊接实施 4.1 清洗 用磨机慢转控制旋将中空轴转至裂纹处于水平位置， 便于横 焊焊接；然后彻底清洗内外表面油污。 4.2 止裂孔钻削 着色检验，找出裂纹内外端头位置，注意分析裂纹走

4、向，在 其延伸方向距裂纹头20-30mm处钻出 8-10止裂孔，如果内外 走向不一致， 必须内外均钻止裂孔， 防止分叉裂纹向未钻止裂孔 方向扩展； 4.3 坡口制备 采用碳弧气刨开坡口， 这是一道非常关键的工序， 为了控制 变形，每条裂纹必须分段刨出坡口，由于裂纹条数多，从裂纹 b 开始，必须兼顾裂纹a, c,具体执行方案为： 最长裂纹b分5段，先刨B3,然后焊接B3内外焊缝，内外 均要求对称施焊，但内外均要求留10mm左右不要一次填满； 裂纹b的B3段处理完，就要开始处理裂纹a和c，a和c裂 纹至少分 3 段，方式和裂纹 b 一样；这样处理的最大优点，当焊 补裂纹 b 时，因为焊接应力作用，

5、加上 3 条裂纹距离较近，必然 会影响裂纹a和c，而裂纹a和c处于完全开放状态，因刚度太 小，可能引起错口，只有当焊接裂纹b的B3段后，马上将裂纹 a 和 c 的中间段也补好，增加了连接刚度，这样对防止产生裂纹 错口带来很大好处； 气刨的坡口必须光滑，不得有夹碳，不慎夹碳，必须用磨光 机或钢丝刷清理干净； 坡口形式及坡口填充焊接顺序示意图 注意填充时从内部开始，必须对称填充，即内部先焊接 3-4 层，就需外部焊接 2-3 层， 4.4 刨焊顺序 以裂纹b为例，顺序为B B1-B5BPB4,注意不得将 一条裂纹一次处理完， 这样裂纹未刨开部位可以支撑防止出现过 大收缩变形。 4.5 焊接工艺参数

6、及工艺措施 为保证焊接质量并控制焊接变形，焊接工艺参数规定如下： 焊接电流： 120-150A 焊接电压： 24-28V CO2气体流量20L/min 采用多层多道焊接， 每焊接一道， 用圆头小凿子轻击焊缝表 面致产生麻点，再焊接下一道；道间温度控制在50C左右，即 用手摸不至于烫手再焊接后续焊缝。 对此类较深坡口（板较厚）又不能开较大角度的焊缝焊接， 一般推荐采用加长窄喷嘴进行焊缝填充， 如果用标准喷嘴， 难以 伸到根部导致焊丝伸出过长，电弧不稳，焊接质量难以控制，而 采用焊条焊接，一是熔渣难以清理干净，再则焊接变形较大。 4.6 盖面焊接 分段处理裂纹时， 注意用样板检查中空轴的圆度变形，

7、 如果 一切正常，则进入到盖面焊接。 盖面焊接采用先焊接内焊缝， 后焊接外焊缝的顺序， 因为圆 筒型构件内缝焊接时产生变形较小， 如果筒体已成外棱角， 则先 焊接外焊缝。 盖面焊为减小变形， 采用分段退焊工艺， 焊接参数与前述一 致，层（道）间温度仍然要控制好。 4.7 止裂孔焊接 止裂孔在裂纹补焊时， 一直留着不焊， 等所有焊缝全部焊接 完成，再内外补焊止裂孔，补焊深度 6-8mm即可。 4.8 其它措施 对于中空轴裂纹等构件， 由于运转时间相当长， 材料可能有 疲劳现象， 同时裂纹处的拘束度都非常大， 这样常常在焊接根部 的 1-2 道焊缝时容易出现裂纹， 为此选用延伸率比较高的奥氏体 填充材料就比较理想。本次维修过程中我们底层焊缝均采用了 ER308L不锈钢焊丝填充，效果非常理想。 5 焊接效果 该中空轴 3 条裂纹按上述工艺， 经过 3 天焊接完成后， 用角 向砂轮打磨， 油石抛光， 经空车运行， 中空轴的周向跳动 0.9mm， 满足运行条件，于是空车运行 8h 后加 50%负荷，运行一个班， 油温和其它控制系统均显示正常，再满负荷工作。 经该工艺修复后的中空轴，在磨机上正常运转了 3 个多月， 直到备件回厂才按计划进行更换，说明此次维修是比较成功的。 6 经验总结 根据当时对