4500方絞吸挖泥船絞刀軸系不銹鋼軸套焊接研究

劉智佩

引言

絞吸式挖泥船在港灣建設(shè)、航道湖泊清淤、填海造地、水域環(huán)保等領(lǐng)域有重要應(yīng)用[1]。絞刀軸在工作時(shí)被泥漿所包圍，工況極為惡劣，若密封不好，會(huì)造成泥沙的侵入，造成絞刀軸與軸承的磨粒磨損。絞刀軸承為賽龍軸承，絞刀軸上附加一層不銹鋼與之配合，形成運(yùn)動(dòng)副。軸承前端沒有密封裝置，他的密封依靠壓水泵提供壓力水向軸與軸承的間隙沖水，建立壓力水膜形成密封，防止泥沙等異物進(jìn)入。若密封水泵壓力達(dá)不到要求或供水管路出現(xiàn)故障，都會(huì)造成密封效果下降，導(dǎo)致軸承與軸的磨損加劇[2]。

調(diào)研

上圖為絞刀中間軸的示意圖，黑色部分為不銹鋼套，軸總長6500mm，軸套部位直徑720mm，兩端法蘭直徑1250mm，凈重22193Kg。

我公司在其一次接到該項(xiàng)目時(shí)，對(duì)于絞吸挖泥船的軸系認(rèn)知一片空白，客戶提出在42CrMo的軸徑安裝軸承部位附加一層2205雙向不銹鋼，厚度不低于20mm。

經(jīng)過考慮，我們認(rèn)為有三種方法可以達(dá)到客戶的要求：

1 激光熔敷

2 堆焊

3 用不銹鋼套焊接

這三種方案在目前都是切實(shí)可行的方法，但每種方法的風(fēng)險(xiǎn)和成本卻不一樣，需要進(jìn)行認(rèn)真的斟酌。

分析

1 激光熔敷相對(duì)比較容易，但是厚度達(dá)到20mm的熔覆層目前國內(nèi)還沒有一個(gè)廠家做過。激光熔敷的成本相對(duì)很高，每平方厘米2元，按照這個(gè)價(jià)格，一根軸的造價(jià)超過50萬元。此外激光熔敷前，也要對(duì)軸進(jìn)行預(yù)熱[3]，一般激光熔敷廠家的加熱設(shè)備為簡易式加熱片，對(duì)于這么大的一根軸，其風(fēng)險(xiǎn)不言而喻。

2 堆焊相比激光熔敷，其風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。一般的軋輥修復(fù)都是采用此類方法，但軋輥的修復(fù)材料與我們目前的2205相差較大，一般采用直徑為Φ4mm的焊絲，一般堆焊10mm左右就需要進(jìn)爐進(jìn)行去應(yīng)力處理，一天能堆焊8mm左右，考慮到加工留量，至少需要進(jìn)行3次去應(yīng)力處理，為了防止焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生焊接裂紋或其他焊接缺陷，必須進(jìn)行焊前預(yù)熱，并且施焊過程中也要加熱以保持一定的層間溫度[4]。軋輥廠家沒有對(duì)焊過此類材料，即使有焊評(píng)支撐，對(duì)于以后的使用是否會(huì)產(chǎn)生剝落也不確定。

3 采用2205不銹鋼鋼板下料，卷板，焊接到軸上，為了增加結(jié)合強(qiáng)度，軸套上開塞焊孔，用不銹鋼焊絲焊平。這種方式焊接量小，生產(chǎn)過程相比前兩個(gè)略顯復(fù)雜。我公司通過42CrMo和2205鋼板對(duì)接焊焊評(píng)來獲取焊接參數(shù)，驗(yàn)證可行性。但公司面臨的問題是內(nèi)部的熱處理爐尺寸不滿足生產(chǎn)需求，而且也沒有合適的滾輪架以及焊接過程進(jìn)行保溫的方式方法。于是，我們尋找外部資源，軋輥修復(fù)廠家具備這樣的熱處理爐，也具備滾輪架和焊接過程中保溫的方式方法。這根軸的生產(chǎn)場地就由我公司內(nèi)部轉(zhuǎn)移到了軋輥修復(fù)廠家，他們提供場地，設(shè)備，我方人員進(jìn)行焊接。

結(jié)語

最終，在各方通力配合下，我公司采用第3種圓滿完成了絞吸挖泥船2205不銹鋼軸套的焊接。這種方案焊接量小，去應(yīng)力次數(shù)少，生產(chǎn)成本低，一根軸的成本只有激光熔敷的三分之一左右，而且也能保證質(zhì)量。本文因涉及公司技術(shù)保密，具體的焊接參數(shù)、生產(chǎn)過程、軋輥修復(fù)廠家沒有提及。

參考文獻(xiàn)

[1]周棟彬，熊庭，張新卓，江攀，絞吸式挖泥船絞刀的流場數(shù)值模擬，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版）2019.12。

[2]韓奎，黑龍江省航道局，絞吸式挖泥船絞刀軸承的改進(jìn)。

[3]朱順敏，張亞東，鄭衛(wèi)剛，船用柴油機(jī)排氣閥錐面激光熔敷Stellite合金分析，起重運(yùn)輸機(jī)械，2014.7。

[4]王開圣，軋輥堆焊用全纖維電熱處理爐，焊接，2003.10。