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汽轮机转子轴颈划伤处理技术

时间:2009-11-25 08:15 来源:未知 作者:编辑部
【摘要】汽轮机轴颈划伤的原因通常是由于系统中有杂物。一般情况下,新安装机组是由于油系统管道脏,有电焊渣、金属氧化皮等杂物,随油进入轴瓦,磨损轴颈。而老机组是由于油系统管道锈蚀,在运行中锈片脱落进入轴瓦造成轴颈磨损拉沟。据了解,划伤的多是在油系统管......

汽轮机轴颈划伤的原因通常是由于系统中有杂物。一般情况下,新安装机组是由于油系统管道脏,有电焊渣、金属氧化皮等杂物,随油进入轴瓦,磨损轴颈。而老机组是由于油系统管道锈蚀,在运行中锈片脱落进入轴瓦造成轴颈磨损拉沟。据了解,划伤的多是在油系统管道末端的轴颈,这是因为管道末端的杂物较多。实践证明,若在末端轴瓦来油管道上加装磁棒滤网,可大大减少进入轴瓦的金属颗粒,有效地控制轴颈的磨损。
    对于汽轮发电机组转子轴颈的磨损,拉沟处理,以往的方法是热喷涂和刷镀,其效果不是很好,长时间运行有脱落和起层现象。2000年2月,秦皇岛发电有限责任公司300MW机组在大修时发现发电机励端轴颈磨有4道深沟,最深的道有1 mm深,1.5mm宽。经研究,决定对较深的沟痕进行微弧焊处理。采用此方法进行处理,经过几年的运行,对处理后的轴颈进行解体检查,没有出现脱落起皮现象,效果很好。
    1处理轴颈划伤的试验
    1.1微弧焊原理
    微弧焊接工艺是将电源存储的高电能,在高合金电极与金属母材间进行瞬时高频释放,形成空气电离通道,使电极与母材表面产生瞬间的微区高温、高压的物理化学的冶金过程。同时在微电场作用下,微区内离子态的电极材料熔渗、扩散到母材基体,形成冶金结合。由于堆焊过程是在瞬间高温——冷却中进行的,在狭窄的堆焊过滤区会得到超细奥氏体组织。另外,堆焊在微区内快速进行,对母材的热输入量极低,焊层的残余应力小至可忽略不计。
    1.2堆焊试验
    为慎重起见,在对汽轮机转子轴颈施焊前进行了试样试验。根据发电机转子轴颈的材料34Cr2Ni3MoV,选择35 CrMoV作为试样基本材料,其尺寸为?60mm×400mm。
    1.2.1工艺要求
    将圆钢打磨出100 mm×30 mm的面,然后将试样基体与微弧焊机的地线紧固连接,选择规格为?3.2mm×6.0mm的ERNiCr-3作为堆焊电极,在试样表面堆焊,厚度为1mm。进行微弧焊时保证焊接区域温度在200℃以下,不间断连续焊接。焊后修理打磨光滑,修后表面达到母材的粗糙度,经测试硬度略低于母材,检验合格。
    1.2.2试验分析
    微弧堆焊后,用线切割方法获得堆焊层截面,制备金相试样。由堆焊层截面金相照片可知,堆焊层无气孔、氧化物夹渣、裂纹等焊接缺陷:堆焊层、母材过渡层的晶粒细小,无长大倾向;堆焊层组织为极细小柱状晶体结构,证明该堆焊层具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。
    经堆焊层Ni,Cr元素的能谱分析,微弧堆焊的热影响区仅为10μm。显示堆焊热影响区极窄,焊接残余应力可忽略。经显微硬度测定,可知堆焊层、热影响区的平均硬度与基体硬度HVV220极其接近。
    1.3焊层的结合强度试验
    (1)定性试验
    在圆柱试样表面上,微弧焊接一层0.5~2mm深的沟槽,微弧焊接补覆至沟槽全填满并磨平,然后将沟槽部位剩余基材铣削除去,中部剩下的则全是焊补材料,再进行拉伸试验。按要求制备试样,在拉伸试验机上进行拉伸试验,测试结果如表1。
    表1 强度试验结果
编号    拉伸/kg     截面积/mm2    拉伸强度/MPa
01        940          40.0            235
02        950          39.0            244
03        960          38.5            250
    试样在补层与基材界面断裂,其强度已超过230MPa。结果表明,修复层与基体材料的结合强度良好。
    2轴颈划伤的修复
    秦皇岛发电有限责任公司采用微弧堆焊设备,输出功率为1400W,放电率50~1200Hz。焊接时节采用氩气保护,作为阳极的自耗电极在工件磨损部位以4700r/s高速旋转移动,产生高频火花放电,形成致密、均匀的堆焊层,厚度达2mm以上;通过调整火花放电频率,可获得不同焊层表面粗糙度。该设备可堆焊金属、合金,材料选择范围大,堆焊工艺过程简单,热输量低(修复中的基本温度保持在60℃左右),基体不变形,不咬边;设备移动方便,适于现场修复汽轮机及发电机转子轴颈拉伤沟槽、阀门面、导杆、水泵轴拉伤及锈蚀缺陷。
    通过对汽轮机发电机组转子轴颈拉沟进行微弧焊处理,堆焊后表面硬度微低于轴颈母材,经打磨表面粗糙度达到设计要求。其使用效果很好,解决了以往汽轮机转子轴颈拉沟不能补焊的问题。