汽轮机径向支撑轴承检修工艺的分析

2016-08-22吴丁发

大科技 2016年24期

关键词：瓦块乌金补焊

吴丁发

（广东大唐国际肇庆热电有限责任公司广东肇庆 526000）

汽轮机径向支撑轴承检修工艺的分析

吴丁发

（广东大唐国际肇庆热电有限责任公司广东肇庆 526000）

汽轮机径向支撑轴承是主要承受汽轮机转子径向力的轴承，汽轮机的轴承瓦块普遍采用的是钢基+巴氏合金双金属结构，在工作过程中会因为振动、摩擦生热，对轴瓦造成一定影响，导致磨损、拉伤、裂纹等缺陷。本文主要通过分析径向支撑轴承的结构与特点，就如何发现其存在的缺陷进行讨论，进而探讨轴瓦缺陷去除及补焊工艺，以及车削和刮瓦技术，希望能够总结径向支撑轴承的检修工艺，提高其工作效率。

汽轮机；径向支撑；轴瓦；检修工艺；分析

1 径向支撑轴承的结构与特点

图1 径向支撑轴承

径向支撑轴承是主要承受汽轮机转子径向力的轴承。汽轮机转子被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。装轴瓦的部分总称壳件，其上半部称为轴承盖，下半部称为轴承座。盖和座用螺柱联接，两者的接合面由止口或销钉定位，并可放置不同厚度的垫片以调节轴承间隙。多数轴承的接合面是水平的，也有倾斜的。当汽轮机正常运行时[1]，轴瓦环绕一周抱紧转子，瓦块在工作时可以根据转速、载荷及轴承温度自动调整，以适应载荷方向接近垂直于接合面的要求。为便于润滑油进入摩擦面之间，轴承盖上开有注油孔，轴瓦上有分配润滑油的轴向油槽，使轴颈和轴瓦平行并形成油膜（图2）。轴承盖和轴承座大多用铸铁制造，承受载荷大的采用铸钢或钢板焊接结构。径向支撑轴承剖面图如图1所示。

图2 油膜形成图

2 径向支撑轴承的问题及处理

汽轮机的轴承瓦块普遍采用的是钢基+巴氏合金双金属结构（如图3）。轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦，导致表发热、磨损甚而“咬死”。考虑到汽轮机的设备的价值，所以在设计轴承时，选择比转子材料更软的巴氏合金，来保护转子。根据长期的汽轮机运行检修实际经验，径向支撑轴承缺陷主要有：轴瓦龟裂和脱壳、轴承表面拉伤；轴瓦乌金磨损严重；轴承垫铁接触不良，振动大等；每次大修视轴瓦的接触情况均要对轴瓦进行补焊、修刮[2]。

图3 轴瓦材料图

3 径向支撑轴承检修工序

图4

4 径向支撑轴承缺陷的发现

除了肉眼可以明显看出来的烧瓦等缺陷，对于瓦块其他无法用肉眼识别的龟裂、气孔、疏松、分层、未焊透及未熔合、脱壳、轴承表面拉伤等缺陷都可以通过瓦块的着色探伤检测出来。

着色探伤：着色探伤是一种表面检测方法，对轴瓦进行着色探伤过程，整个过程中使用三种试剂，渗透剂（红色的物质，图中黑色部分），清洗剂（透明液体），显像剂（白色的物质），这也是一种电厂检修过程中常用的无损探伤方式。

图5 着色探伤具体使用方法

具体使用方法（图5）就是在检验时，先用清洗剂喷在工件表面，进行彻底的清洗，并干燥，检查乌金表面质量是否有砂眼和气孔和乌金是否脱壳；然后喷涂一层红色（图中黑色部分）渗透剂并保持一定渗透时间（10～15min）后用清洗剂喷在擦拭布上，将瓦块表面多余的渗透剂擦掉，最在瓦块表面上再均匀的喷涂一层白色显像剂，凉干后在白色衬底上显示出红色（图中黑色部分）缺陷痕迹。整个过程中渗透剂渗透时间对检验效果影响很大。时间短，小缺陷难以发现，大缺陷显示不完全；时间长，难以清洗，且检验效率低。

5 轴瓦缺陷去除及补焊工艺[3]

通过着色探伤发现轴瓦的缺陷后，根据轴瓦的缺陷，把缺陷位置的巴氏合金挖除（图6），并对瓦块按如图7的补焊顺序进行碳化焰补焊，补焊过程中防止巴氏合金材料过热是补焊操作过程中的要点和难点，这是因为过热的金属部位变脆，有可能开裂，底层结合处会发生脱落。

图6 挖除瓦块缺陷处巴氏合金

5.1 焊前准备

（1）制作乌金条：补焊前用角铁做模具，用氧－乙炔焰把乌金溶化成8～12mm粗的条状作为焊丝，以便操作中使用方便。

图7 轴瓦损坏补焊顺序

（2）清扫：将补焊处的乌金用酒精、丙醇等试剂清理干净，使瓦面孔隙中的油垢清除干净，露出金属光泽。

（3）焊炬的选择：根据轴瓦大小的不同选择不同型号的焊炬，一般选用H01-6，特小轴瓦可采用微型焊炬。

5.2 操作技术

（1）用小一点的碳化焰加热补焊表面，并同时用乌金条不断摩擦加热部位。当瓦面溶化后，随即填加乌金条，边溶化母材边填加乌金条并不断前移。操作时动作要迅速敏捷，防止乌金过热，造成瓦底脱落。由于乌金加热不变色，所以要观察焰池状态，掌握操作时的轴瓦温度。当发现下凹时，即表示温度过高，应迅速将火焰转移到温度较低处补焊。如果补焊区域较大，宜分成若干小块交替溶化乌金材料，避免在一个部位连续施焊。每一层的堆焊厚度不得过大，如一层堆焊厚度达不到要求，可再堆一层。

（2）防止乌金材料过热是操作工艺的要点和难点。这是因为过热的金属部位变脆，有可能开裂，底层结合处会发生脱落。

（3）检查工作

补焊后需要详细检查质量状况，合格后再进行加工。

6 车削

为了确保补焊后轴瓦精密切削质量控制，保证轴瓦圆度和同心度，采用成熟的车削加工工艺进行对轴瓦表面精细加工，图8为轴瓦车削加工工艺图。

图8 轴瓦车削图

7 刮瓦目的及意义

刮瓦的目的就是为了一组瓦块形成圆的几何形状，使在轴瓦和轴颈之间形成油楔，保证产生的油膜能达到转子的运转要求。削刮质量不好，转子在试车时就会很容易地在极短的时间内使轴瓦由局部粘损到大部分粘损，直至轴被粘着咬死、轴瓦损坏不能使用。所以在刮削轴瓦时都由技术经验丰富的钳工操作，需要熟练掌握操作过程有关刮刀类型、刮瓦顺序、控制刮刀的角度和力度内容。

7.1 刮瓦的工序

车削完成后，先做瓦块的接触试验，在轴颈上涂一层薄而匀的红丹或铅粉之类的显示剂（注意不要涂的太浓，否则会影响检查工作的准确性。太浓时将使一些不需要研刮的地方“染色”）。再放到轴瓦的表面上并转动两、三圈。这样轴瓦上的凸出处将由涂料显示出来。然后提起转轴，取出轴瓦，检查轴瓦表面上染色点的分布情况。要求在轴瓦中心60～70度夹角内，每平方厘米有2～3点为合适，不宜过多或过少，不符合要求的地方，须进行刮瓦。

图9 轴瓦刮削图

7.2 刮瓦的具体步骤

粗刮轴瓦：首先，要认识到刮瓦是一个从粗到细的过程，粗刮目的是使轴颈和轴瓦的轴心一致。操作方法是对上、下瓦的车削加工刀痕轻刮一遍，将大点刮碎，密点刮稀，要求瓦面应全部刮到，刮削均匀，将加工痕迹刮掉（图9粗刮）。粗刮时要注意，不可将瓦口部分刮亏了，粗刮完还需用0号细纱布轻轻按轴转向的方向打磨瓦面，除去粗刮所留下的刀痕和毛刺。

细刮轴瓦：细刮过程中，主要对部分位置重点刮削，操作方法是沿着一个方向顺次刮削一遍，特别注意每遍刀痕方向应相交形成网络状或鱼鳞状（图10细刮），这样能防止局部位置刮出凹痕。下轴瓦顶轴油囊是细刮时重要一道工序，油囊修刮不好结果会造成机组在完成大修后，在顶轴试验时转子不能被顶起造成盘车电流大，轴瓦磨损。

精刮轴瓦：精刮的目的是要将接触斑点及接触面积刮削达到图样规定的要求，要注意精刮技术要领，保证刮削斑点由大到小，由深到浅，由疏到密（图11精刮）。在精刮将要结束时，将润滑油楔、侧间隙进一步刮削，使其达到轴瓦的使用性能，这一点非常重要。