摘　要：采用代（dài）用（yòng）材料及冷（lěng）焊法對磨煤機變速箱高速軸斷裂部位進行了修（xiū）複，較好地控製了焊（hàn）接變形。通（tōng）過機加工基本消除（chú）了焊接變形的影響，設備運轉正常。為今後進行（háng）軸的焊接修複工作摸索了成功經驗。
　　關鍵詞：變速箱高速（sù）軸；代用材料；焊接變形
　　0　前言
　　華能德州電廠（chǎng）#6鍋爐容量為2209T/H，其磨煤機變速箱由德國（guó）Friedr公司設計、製造，在正常運行中磨煤機變速箱高（gāo）速（sù）軸突然發生（shēng）斷裂失效。由於無事故備品且（qiě）加工新軸需要很長的周期，為盡快使設備恢複運行（háng），我們（men）采取對舊（jiù）軸焊接（jiē）修複的方法以解燃眉之急。通（tōng）過采用代用材料對斷裂部位進行焊接修（xiū）複，並安裝使用，效果較為理（lǐ）想。
　　1　斷裂（liè）情況介紹
　　變速（sù）箱高速軸通過聯軸器與電機相（xiàng）連接，電機功率為1540kW，轉速993r/min。斷裂發生在（zài）變速箱（xiāng）高速軸安裝冷卻風扇的部（bù）位，該處軸的直（zhí）徑為125mm。從高速軸斷口宏（hóng）觀初（chū）步分析，屬（shǔ）於疲勞脆性斷裂，斷口形（xíng）貌（mào）見圖1，圖2。 　　2　高速軸概（gài）況
　　2.1軸的材料（liào）性能及焊接性能
　　該軸材（cái）料為德國（guó）17CrNiMo6高強（qiáng）鋼（gāng），且經過滲碳及調質處理，材料的（de）焊接性很差（chà），不宜進行焊（hàn）接。材料化學成分及性（xìng）能見表1和表2。 　　2.2原始數據測量
　　（1）斷裂位置距軸肩46mm，軸的結構見圖（tú）2。
　　（2）變形測（cè）量：通（tōng）過測量軸的徑向跳（tiào）動，發現軸存在輕微彎曲變形，主要在軸徑A、B位置（A：徑向跳動0.08mm，B：徑向跳動0.04mm）。
　　（3）硬度測量：軸（zhóu）表（biǎo）麵（miàn）布氏硬度為296～316HB。
　　3　修複工藝
　　3.1修複方案（àn）
　　按照設備使用技術要求，徑（jìng）向（xiàng）跳動≤0.03mm時（shí）可正常運轉。從軸（zhóu）的測量數據分析，斷軸已經發生輕微變形。所以，焊接的關鍵：是糾正斷裂（liè）引起的變形並盡量減小焊接、熱處理產生的焊接變形；第二是保證焊縫的內（nèi）在質量。
　　為消除焊（hàn）接變形（xíng）的影響（xiǎng），聯軸（zhóu）器側擬采用留（liú）有較大加工餘量的（de）代用材料。代用（yòng）材料應當使用相同牌號或性能相近的材料。通過機加工消除（chú）焊接變形（xíng）的影（yǐng）響，以確保軸的精度要求。為便於軸的對接施焊，在軸斷裂相接的兩側機加工出以軸線為中（zhōng）心的<40mm×100mm的中心孔（經（jīng）過強度計算，在（zài）軸的中心加工<40mm×200mm的中心孔不影響軸的使用）。具體修複工藝如下：首先將舊軸（斜齒輪側）上車床找正中心，中間使用支撐架。用45鋼（gāng）加工的<40mm×200mm的芯軸（zhóu）將欲焊接的二部分連（lián）接在一起。在軸徑A、B處安裝百分表，用於測量軸的徑向跳動。由於17CrNiMo6材料國內無法采購，因而聯軸器端使用（yòng）性能相近的20CrNiMo材料代用，代用材料尺寸為（wéi）<165mm×480mm。代用材料（liào）的化學成分及性能如表3，表4。 　　3.2焊前準備
　　（1）機加工軸（zhóu）焊接端部為U形坡口，坡口角度10°～15°，U形坡口處R為5mm，鈍（dùn）邊1.5mm，對口（kǒu）間隙2～2.5mm。
　　（2）用金相（xiàng）砂紙打磨軸接縫部位周圍50mm範圍內使之露出金屬光（guāng）澤，注意不（bú）要損害軸的表麵。
　　（3）表麵探傷（shāng）檢驗（yàn）補焊區不得存在裂紋。
　　（4）焊接前（qián）用（yòng）遠紅外加熱繩在部件兩側加熱，將焊接部位預熱至250℃，並在焊接過程中保持層間溫度不低於150℃，但（dàn）不超過200℃。
　　3.3焊接及檢驗
　　焊接方法選用焊條電弧焊，選用（yòng）<2.5mm的MAGNA303焊條。焊條使用前進行100℃×1h烘幹，裝入保溫筒中隨用隨取。焊接參數及技術要求:焊接時先用<2.5mm的焊條，電流選擇65～70A，沿（yán）整個坡口表麵堆焊一層，而後降低預熱溫度至200℃以（yǐ）下。之後用<3.2mm的焊條，電流選擇75～85A，進行填充和（hé）蓋麵焊接。焊接（jiē）時在車床上（shàng）圓周轉動施焊，注（zhù）意接頭（tóu）錯開，焊條不做擺（bǎi）動。焊接時（shí）對焊縫進行適當錘（chuí）擊，減小焊接應力引起的變形。焊後焊縫要和（hé）母（mǔ）材圓滑過渡，並高（gāo）出母材2mm。當焊縫冷至150℃以下時立即對焊縫及熱影響區進行400℃並保溫1h的熱處理，焊縫兩側的加熱寬度每側不小（xiǎo）於50mm。著色探傷（shāng）檢測焊縫與熱影響區不得有（yǒu）裂紋（wén）存在。焊縫進行超聲波探傷，按照JB4730—94標準（zhǔn）檢驗合格。高速軸焊接區（qū）域見圖3。 　　3.4工藝控製要點
　　（1）定（dìng）位焊對（duì）好口後，按照圖4位置轉動軸，測量軸A、B表（biǎo）麵8個方向上的徑向跳動。找出徑向跳動Z大的位置，將軸（zhóu）轉到水平位置（zhì）區域，首先焊接（jiē）一段，然後二（èr）人對稱焊接。參照冷焊的工藝方法，多層多（duō）道，短段施焊，每次焊長度40～50mm停焊。焊（hàn）縫（féng）厚度（dù）每增加15mm停焊，之後轉動軸，測量A、B徑向跳動，將徑向跳動Z大位置轉動（dòng）至Z上部位置（圖（tú）5中270°位置），先（xiān）錘擊，然後錘擊焊縫其（qí）它（tā）部位。依次焊接，直至焊接工（gōng）作（zuò）完成。 　　（2）熱處理加熱時將軸徑向跳動Z大點轉動到Z上部，熱處理保溫完畢拆下保（bǎo）溫材料及加熱繩後在車床上低速旋轉，測量A、B麵的徑向（xiàng）跳動，找準徑向跳動Z大點，對準該（gāi）點焊縫（féng）表（biǎo）麵進行適當錘擊。再次測量A、B麵的徑向跳動，直至將（jiāng）變（biàn）形量控製在Z小範圍。
　　（3）機加工時，以原軸的中心線為中心重新找正並加（jiā）工，代用材料（liào）側軸（zhóu）的機加工（gōng）用頂針孔（kǒng），將焊接變形控製在Z小範圍。
　　3.5數據測量及安裝
　　運轉情（qíng）況焊接及熱處理後測量A、B軸徑處的徑向跳動數值為0.02mm，0.07mm。機械加工後測量A、B軸徑處（chù）的徑向跳動數值為0.01mm，0.02mm。焊縫區域的硬度數值見圖5。 　　安裝後滿足間（jiān）隙要求，軸運轉正常。
　　4　結（jié）論
　　實踐證明，對於變形量要（yào）求較小的軸類部件，采（cǎi）用（yòng）一定尺寸富裕度的代用材料作為焊接端（duān），並采用冷焊和反變（biàn）形法對其焊接修複，然後用（yòng）機加工消除焊接變形是一種（zhǒng）較為有效的方（fāng）法。對於價格昂貴的進口軸，此方法修複時間短、費用低，能夠滿足使（shǐ）用要求，是（shì）降低檢修成本的好方法。目（mù）前，該軸已經連（lián）續運行半年，仍然（rán）運轉良好，為發電廠今後進行軸的焊接修複工作（zuò）摸索了成功經驗。