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1、概述
    某發(fā)電廠3號機組鍋爐為原蘇聯(lián)生產(chǎn)的TFIE221/C系列FIE67(V140型鍋爐，配有2臺IIIBM370/850型鋼球磨煤機。磨煤機的出人口端蓋和大罐焊為一體，如圖1所示。端蓋直徑為3 500mm，端蓋中部帶有空心軸，簡體用兩端的空心軸支撐在2個下端為球面支撐面的大瓦上，大罐空心軸外徑2 000mm，球面瓦寬700 mm，端蓋內(nèi)壁襯有波浪形鋼瓦，端蓋與軸瓦之間用M45x230 mm螺栓連接。端蓋最大厚度為120 mm，材質(zhì)為ZG35。某次該爐的41號磨煤機停運時發(fā)現(xiàn)人口端蓋空心軸根部的圓周方向螺孔與螺孔之間產(chǎn)生裂紋，裂紋總長度約2.8 m，占空心軸根部圓周長度的40%。為了防止裂紋繼續(xù)擴展，導(dǎo)致空心軸根部斷裂而損壞磨煤機，該廠決定在現(xiàn)場不拆卸端蓋進(jìn)行端蓋裂紋的焊接修復(fù)。進(jìn)行焊接修復(fù)時，拆下鋼瓦后發(fā)現(xiàn)人口端蓋的內(nèi)外壁已裂透，內(nèi)壁裂紋長約1.8 m，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設(shè)備。
2、主要技術(shù)問題
    (1)該球磨機端蓋為ZG35中碳鋼鑄件，結(jié)構(gòu)龐大(直徑3 500 mm厚度120mm)，拘束度大，淬硬傾向高，易產(chǎn)生冷裂紋。
    (2)端蓋與大罐焊為一體，屬動載結(jié)構(gòu)。要求焊接修復(fù)區(qū)域不僅有足夠的靜載強度而且要具有～定的抗低周疲勞性能，以滿足端蓋動載荷的要求。
    (3)端蓋為轉(zhuǎn)動部件，焊接時必須防止發(fā)生軸向串動和徑向振動，并應(yīng)嚴(yán)格控制焊接修復(fù)后的焊接變形量。
3端蓋裂紋焊接修復(fù)工藝
3.1 坡口加工
    對于大型鑄鋼部件裂紋的修復(fù)，傳統(tǒng)的加工坡口方法是采用碳弧氣刨消除裂紋和開制坡口，用該方法加工的坡口滲碳層厚度較大，給坡口的打磨工作帶來很大困難，同時碳當(dāng)量的提高使焊接性能降低，這樣既降低了生產(chǎn)效率，又影響端蓋裂紋焊接修復(fù)質(zhì)量。因此，本次焊接修復(fù)工作采用G01—300型專業(yè)氧一乙炔氣刨（以下簡稱專用氣刨）代替碳弧氣刨刨除裂紋和開制坡口。這樣可以減少氧化渣量，避免滲碳層的出現(xiàn)，省略了打磨工序和焊前端蓋預(yù)熱工序，大大提高了生產(chǎn)效率。
3.2焊接變形控制
    為了降低端蓋裂紋焊接修復(fù)后的變形量，應(yīng)采用雙U形坡口，如圖2所示。采用多層多道焊和分段跳焊法，焊后用專用氣動風(fēng)鏟跟蹤錘擊焊縫，進(jìn)行熱處理并且在熱態(tài)下低速轉(zhuǎn)動球磨機。
3.3焊接設(shè)備
    半自動熔化極C0：氣體保護(hù)焊與手T電弧焊相比，具有焊接線能量小、焊接變形小、再熱裂紋產(chǎn)生的傾向小、焊縫含氫量小、對鐵銹和氧化層的敏感性小、電弧穿透能力強、操作簡單方便、連續(xù)快捷等特點。本次端蓋裂紋焊接修復(fù)采用半自動熔化極C0：氣體保護(hù)焊，既保證了焊接質(zhì)量，又提高了焊接速度。
3.4焊前準(zhǔn)備
    磨煤機停運后，解體與修復(fù)T序相關(guān)的零部件，排盡罐內(nèi)殘存氣體，保證修復(fù)過程安全。打磨端蓋內(nèi)外壁裂紋的兩端區(qū)域，使其出現(xiàn)金屬光澤，著色檢查內(nèi)外壁裂紋兩端區(qū)域表面，確定裂紋長度與精確位置，標(biāo)明焊接修復(fù)范圍。
3.5預(yù)熱溫度和層間溫度
    氣刨裂紋前端蓋整體的預(yù)熱溫度范圍為150～200℃：開始焊接前端蓋的預(yù)熱溫度范圍為200～250℃；焊道層間溫度范圍為200～250℃。
3.6焊接材料
    焊接材料為MKH08Mn2SiA (CO：氣體保護(hù)焊專用焊絲)，焊絲直徑為1.2 mm。
3.7焊接參數(shù)
    焊接電流為120～200 A;焊接電壓為27～33 V。
3.8焊接及焊后修復(fù)的實施
    (1)修復(fù)端蓋外壁裂紋的中間部分，長度為3個螺栓孔距。旋轉(zhuǎn)預(yù)熱好的端蓋，使裂紋垂直于水平面，用專用氣刨白上而下刨除外壁裂紋的中間部分，并開制坡口。坡口為U形，深70～80 mm。將開好的坡口加熱至200～250C開始焊接。焊接長度以一個螺栓孔距為單位長度，逐步焊接。先焊坡口區(qū)域兩邊上的螺栓孔距的打底焊道，后焊剩下的那個螺栓孔距的打底焊道，焊道厚度為6 mm，這樣重復(fù)焊接，完成外壁裂紋中間部分約30 mm的焊接修復(fù)。每層焊道白下而上完成，焊接熔池處于水平位置，同時焊把沿坡口作橫向擺動，保證焊縫的寬度和端蓋母材熔化深度。每層焊道焊好后，立即用氣動風(fēng)鏟跟蹤錘擊。錘擊時，先錘擊焊道兩側(cè)熱影響區(qū)附近的部位，再錘擊焊道中間部位，每層焊道錘擊3次。錘擊后立即保溫緩冷，然后焊接另一層焊道。
    (2)修復(fù)端蓋內(nèi)壁裂紋。加T坡口：旋轉(zhuǎn)端蓋，使端蓋內(nèi)壁裂紋處于垂直水平的位置，用G01-300型專用氣刨把白上而下刨除內(nèi)壁裂紋的50%，并開制深度為50～60mm的U形坡口，坡口修復(fù)后，立即用氣動風(fēng)鏟錘擊坡口根部，消除內(nèi)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。修復(fù)好上半部的內(nèi)壁裂紋區(qū)域，用同樣的方法開制下半部裂紋的坡口。將開好的坡口冷卻至200～250℃開始焊接，按螺栓孔距為單位長度，逐步焊接相應(yīng)的焊道，完成焊接修復(fù)。焊接操作：每焊一層，均跟蹤錘擊一遍。焊接過程中關(guān)閉軸流風(fēng)機，保持大缸內(nèi)外溫度，局部焊接完畢及時用硅酸鋁巖棉墊保溫。
    (3)修復(fù)端蓋外壁裂紋的剩余部分。旋轉(zhuǎn)端蓋，使端蓋外壁裂紋處于垂直水平的位置，將開好的坡口冷卻至200～250℃開始焊接，按螺栓孔距為單位長度，逐步焊接相應(yīng)的焊道，完成焊接修復(fù)。
3.9焊后熱處理
    焊后即刻用履帶式加熱器進(jìn)行焊后熱處理，以消除焊接應(yīng)力，熱處理規(guī)范如圖3所示。熱處理過程中，用紅外線測溫儀監(jiān)視大瓦瓦座溫度。
4、結(jié)語
    該端蓋裂紋修復(fù)后，經(jīng)現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)裂紋等危害性缺陷，兩年來磨煤機運行狀態(tài)良好。鑄件的焊接修復(fù)工作是探索性的，望廣大專家、同行對本文的焊接修復(fù)方法提出寶貴意見，使同類鑄件裂紋的焊接修復(fù)工作更加科學(xué)和規(guī)范，具有較高的現(xiàn)場實用性和安全可靠性。