带式输送机改向滚筒断裂个案分析

柔艳成

（河北国华沧东发电有限责任公司，河北 黄骅 061110）

0 概述

某电厂一期两台600MW机组、二期660MW机组，配套建设上煤系统出力1500吨/小时，输煤系统采用山东矿山机械有限公司制造的带式输送机，设计3条双路。配备相应的卸、给料设备及筛分破碎设备。原煤由厂外取煤运输系统运往厂内煤场，然后由斗轮机将煤送至带式输送机，经带式输送机运至煤仓。带式输送机滚筒作为输煤系统皮带机的重要设备，在保证四台机组的安全稳定运行中起到了举足轻重的作用，若发生故障将直接影响到电厂的安全性和经济性。

1 改向滚筒简述

改向滚筒又叫导向滚筒，是带式输送机的重要承载部件，主要作用是改变输送带的运行方向或压紧输送带使其增大与传动滚筒的包胶。

该改向滚筒采用铸焊结构，轮毂与轮轴之间采用胀套方式联接。改向滚筒表面采用平面胶层，表面胶层的形成方式为铸胶。

该改向滚筒位于C7B皮带机头部，其承受载荷主要是滚筒自重与胶带张力。其所在皮带机参数：ST1250型钢丝绳芯带（普通阻燃耐寒型），带宽 B=1400mm，带速 2.5m/s，出力为 1500t/h，倾角 13.6°，全长525米。

2 改向滚筒断裂现象

2.1 2011年7月24日，该滚筒筒皮左侧的环形焊缝整圈开裂并伴随有异音。当时专业立即组织人员对该焊口进行打磨补焊处理，使皮带机及时恢复备用。

2011年12月14日，该滚筒焊口补焊部位再次发生开裂，进行了坡口打磨补焊处理，经空载试运正常。当重载进行上煤时滚筒仍有异音，随即停运皮带机对该滚筒另一侧焊口进行了检查，发现该环形焊缝开裂2/3圈。

改向滚筒焊口开裂对输送带运行时受力产生变化，容易引起皮带跑偏，甚至会划伤、撕裂皮带，给皮带机的安全运行带来隐患。

图1 滚筒左侧焊缝开裂

图2 滚筒右侧焊缝开裂

2.2 改向滚筒断裂原因分析

滚筒本身在运行时旋转，由于煤量的不恒定，其所受载荷随瞬时煤量作交替变化，因此滚筒出现了随时间而交替变化的应力。该滚筒长期在交变应力作用下工作，出现了突然断裂事故，而且是在没有明显塑性变形情况下发生的脆性断裂，即疲劳破坏。

滚筒焊口部位正是应力集中区域，筒皮焊口还存在先天焊接缺陷，在经过应力多次交替变化后，首先产生细微裂纹，也就是疲劳源，这种裂纹随着应力循环次数的增多而逐渐扩展，裂纹两端的材料时分时合，并互相研磨，形成断面的光滑区域，随着裂纹的不断扩展，焊口处的有效面积不断减少，以至突然断裂。筒皮焊口开裂部位如图3。

图3 焊口及边缘为最薄弱点为危险截面

3 整改措施

滚筒在交变应力的作用下，反复拉伸压缩，由于不断地塑性变形，焊口处在冷作硬化和应力集中的状态下，最终导致断裂。为获得优质焊缝、防止焊缝开裂，要保证滚筒的焊接工艺。

3.1 焊前准备

由于生产现场机组负荷高、皮带机停运时间短、施工空间不足等原因，滚筒不能拆除返厂修复，只能现场修补。将皮带机做好电机停电等安全措施后，在该滚筒前后适当位置打上夹板防止皮带溜坡，然后吊起配重，整条皮带松弛后，在头部用手拉葫芦拖拽皮带使该改向滚筒能自由旋转即可。

3.2 焊接清理

滚筒在手工焊接时必须进行焊前、焊中、焊后清理，这是获得优质焊缝的重要措施之一。用电铲先将滚筒包胶剔除，用角向磨光机等工具清除焊缝边缘及焊层之间由于机械切割和熔化切割所产生的毛刺、熔渣、飞溅等，以防止焊缝气孔、夹渣等缺陷的产生。

3.3 焊材选择

滚筒筒皮的材料一般为Q235，轮毂的材料一般为ZG230-450。筒皮上的直焊缝及滚筒与轮毂相接的环焊缝均采用现场手工电弧焊。

焊接材料一般应选择与滚筒强度相当材料，必须综合考虑焊缝金属的韧性、塑性及强度。焊缝强度一般不能低于产品的要求。焊缝强度过高，将导致焊缝韧性、塑性以及抗裂性。

能下降。从而降低焊接结构的使用安全性。此外选择焊接材料时，还要考虑工艺条件的影响。根据滚筒的材料、坡口和接头形式。我们选用直径5mm的J507焊条。

3.4 工艺参数

3.4.1 坡口形式

环焊缝坡口如图4。

图4

3.4.2 工艺参教

根据筒皮厚度、坡口形式、工件材质、现场施工条件等情况选用的焊条直径，经过生产实践和超声波探伤检查，确定了成熟的工艺参数。即层数：3层，电流：160-270A。

3.5 焊后保证

焊后检验

滚筒焊接完后必须进行检验，除了对焊接外观质量检验外，必须对焊缝按照JB4730-94.II进行超声波探伤检查，对有缺陷的部位打磨清理后重新施焊直至合格。

3.6 滚筒包胶

滚筒两侧环焊缝检验合格后，开始进行滚筒金属表面打磨处理，将纹路磨平进行冷粘包胶，常温静置固化48小时后即可载荷运行生产。

4 结论

自2011年12月至今改向滚筒运转良好，未出现任何异常及故障现象。实践证明，滚筒环焊缝现场挖补焊接工艺可行，提高了滚筒的可靠性，延长了滚筒使用寿命，降低了设备维修费用，对于输煤系统设备检修具有实际的借鉴意义。

［1］汪宗华.带式输送机[M].北京：机械工业出版社，1989.

［2］GBT 10595-2009 带式输送机[S].

［3］孙占峰.带式输送机滚筒焊接工艺的改进[J].河北煤炭，2003(6)：37-38.