大型球磨機(jī)端蓋裂紋焊接修復(fù)

王歡 李寧

大型球磨機(jī)端蓋裂紋焊接修復(fù)

王歡 李寧

通過對MQY458型球磨機(jī)入口端蓋裂紋的焊接修復(fù)工作進(jìn)行總結(jié),為同類型球磨機(jī)端蓋焊接修復(fù)工作提供參考依據(jù)。

1. 概述

MQY4585球磨機(jī)是我公司為山東魏橋集團(tuán)提供的產(chǎn)品，規(guī)格為φ4.5m×8.5m。球磨機(jī)在運(yùn)行19個(gè)月后，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)出異常聲音，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)端蓋出現(xiàn)裂紋，經(jīng)檢測裂紋長為2 500mm,貫穿長度為1 500m m（見圖1）。處理的辦法最好是立即停機(jī)更換端蓋，但無備件，新的備件從制模鑄造到加工，工期最少兩個(gè)月，而生產(chǎn)任務(wù)又非常緊急，為不影響客戶的正常生產(chǎn)，我公司一方面迅速制作備件，另外著手進(jìn)行現(xiàn)場裂紋補(bǔ)焊，爭取達(dá)到磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件。

2. 焊接性分析

根據(jù)設(shè)備出廠資料，端蓋為Z G35材料制成，產(chǎn)生裂紋部位在φ3 400mm附近，壁厚125mm，材料焊接性能優(yōu)良，但因?yàn)楸诤褫^大，易出現(xiàn)三維應(yīng)力，補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)該采取預(yù)熱措施，以防止焊接裂紋出現(xiàn)；但結(jié)構(gòu)因素限制，如果整體預(yù)熱，肯定不現(xiàn)實(shí)，局部預(yù)熱焊接，則有可能因?yàn)槭軣岵痪鶆驅(qū)е潞附幼冃芜^大，最后可能出現(xiàn)裂紋焊補(bǔ)好了，因變形大，磨機(jī)仍然無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

3. 焊接方案制定

以控制焊接變形為主要目標(biāo)，裂紋補(bǔ)焊時(shí)采用不預(yù)熱焊接工藝；冷焊采用小參數(shù)多層多道焊，注意使用風(fēng)鏟錘擊打底層焊縫釋放應(yīng)力。本次端蓋裂紋焊接修復(fù)采用半自動(dòng)熔化極CO2氣體保護(hù)焊，相比于焊條電弧焊，既可減少焊接變形，保證焊接質(zhì)量，又能提高焊接速度 ；焊接材料選用實(shí)芯焊絲H08Mn2SiA。

圖1 中空軸

對于端蓋裂紋等構(gòu)件，由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相當(dāng)長，材料可能有疲勞現(xiàn)象，同時(shí)裂紋處的拘束度都非常大，這樣常常在焊接根部的1~2道焊縫時(shí)容易出現(xiàn)裂紋，為此選用伸長率比較高的奧氏體填充材料。本次維修過程中我們底層焊縫均采用了ER308L不銹鋼焊絲填充，效果非常理想。

4. 焊接實(shí)施

（1）止裂孔鉆削 著色檢測，找出裂紋內(nèi)外端頭位置，經(jīng)分析裂紋走向，我們在裂紋終端50mm 處鉆出φ8~φ10mm止裂孔。 由于裂紋內(nèi)外兩側(cè)端部沒有重疊貫穿，所以止裂孔的深度鉆到所在位置板厚的一半即可。

（2）坡口制備 采用碳弧氣刨在端蓋開外部形坡口（見圖2），這是一道非常關(guān)鍵的工序，為了控制變形，裂紋必須分段刨出坡口，此裂紋長度分為5段（見圖3），先開1、3、5坡口，坡口開好后，要仔細(xì)打磨和清理積炭部位，在1、3、5段焊接完成后，在開2、4段坡口，注意不得將裂紋一次處理完，這樣裂紋未刨開部位可以支撐防止出現(xiàn)過大收縮變形。

（3）焊接過程 為保證焊接質(zhì)量并控制焊接變形，焊接參數(shù)如附表所示。

采用多層多道焊接，每焊接一道，先用風(fēng)鏟錘擊焊縫表面直到金屬產(chǎn)生塑性變性，以細(xì)化晶粒改善組織，減小應(yīng)力，同時(shí)冷卻焊縫和清渣，再焊下一道；道間溫度控制在50℃左右，即用手摸不至于燙手再焊接后續(xù)焊縫。局部焊接完畢及時(shí)用硅酸鋁巖棉墊對焊縫進(jìn)行保溫。對此類較深坡口（板較厚）又不能開較大角度的焊縫焊接，一般推薦采用加長窄噴嘴進(jìn)行焊縫填充，如果用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，難以伸到根部導(dǎo)致焊絲伸出過長，電弧不穩(wěn)，焊接質(zhì)量難以控制。

（4）焊后處理及檢測 焊接結(jié)束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，熱處理參數(shù)如圖4所示。熱處理完成后，進(jìn)行超聲波無損檢測。

5. 焊接效果

該端蓋的裂紋按上述工藝焊接完成后，對焊縫進(jìn)行修磨，端蓋進(jìn)行檢測，符合圖樣設(shè)計(jì)要求，再經(jīng)空車運(yùn)行，滿足運(yùn)行條件，于是空車運(yùn)行8h后加50%負(fù)荷，運(yùn)行一個(gè)班，設(shè)備運(yùn)行均正常，再滿負(fù)荷工作。經(jīng)該工藝修復(fù)后的端蓋，現(xiàn)在仍正常運(yùn)行，說明此次維修是比較成功的，重新制作的端蓋備件已經(jīng)發(fā)到用戶現(xiàn)場，待設(shè)備停機(jī)維護(hù)時(shí)更換新端蓋。

焊接參數(shù)

6. 結(jié)語

本文所涉及的大型球磨機(jī)端蓋鑄件的焊接修復(fù)工藝方法，希望能給同類鑄件裂紋的焊接修復(fù)工作提供一定的參考，同時(shí)，望廣大專家、同行對本文的焊接修復(fù)工藝方法提出寶貴意見，使該工藝方法更加完善。

圖2 坡口

圖3 裂紋分段

圖4 熱處理曲線

[1]于存喜,張吉.大型球磨機(jī)端蓋裂縫的焊接修復(fù)[J ].技術(shù)交流與應(yīng)用，2010（10）：54-56.

[2]趙洪生.球磨機(jī)端蓋的CO2焊接 [J ].焊接，1995 ( 9 ) ：22-23.

[3]殷樹言，劉嘉. CO2焊接工藝控制及CO2焊接方法的發(fā)展[J].金屬加工（熱加工），2001(11)：4-5,50.

[4]郭實(shí)英,梁鍵. CO2氣體焊修復(fù)水泵殼體裂紋[J].金屬加工（熱加工），2008(24)：74.

[5] 張運(yùn)孟.大型磨機(jī)中空軸多裂紋的焊補(bǔ)[J ].科學(xué)創(chuàng)新與應(yīng)用，2014(6)：50.

王歡，中國有色（沈陽）冶金機(jī)械有限公司；李寧，北方重工集團(tuán)輸送設(shè)備分公司。