大型转子轴颈冷熔修复技术研究

苏武

摘 要：汽轮机等大型转子经过长时间运行，由于系统中含有杂物，轴颈会出现点蚀、拉伤、划痕等缺陷，运用传统修复技术修复易产生内应力，破坏了金属的金相结构，出现脱落和起层等问题。文章围绕大型转子轴颈无损冷熔修复技术运用、提高后期修磨精度及效率等方面展开阐述。

关键词：大型转子轴颈；冷熔修复；内应力；修磨精度

中图分类号：TH17 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0146-02

Abstract： After long time operation of large rotor such as steam turbine， because of the sundries in the system， the defects such as pitting， pulling and scratching will appear in the journal， so the internal stress is easy to be produced by using the traditional repair technology， and the metallographic structure of the metal is destroyed. Problems such as shedding and rising. In this paper， the application of non-destructive cold melt repair technology for large rotor journal and the improvement of the precision and efficiency of grinding in the later period are discussed.

Keywords： large rotor journal； cold melt repair； internal stress； grinding accuracy

1 概述

火力發电汽轮机、风机、发电机等转子及其他工业领域轴类工件的轴颈磨损修复，都有一共同的特性：价值高、工件大、磨损小。工件体积较大时避免返厂加工必须进行现场修复、如何加工到要求尺寸及光泽度等因素显得尤为重要。以往的修复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，严重影响着汽轮机等设备运行的安全性和经济性。

本文通过对大型转子轴颈冷熔修复技术的研究，不但解决了刷镀、喷涂技术结合力差等问题，而且工件在修复过程中温升小，热影响深度极浅。此外，此新技术可现场修复，免去了避免设备厂外维修运输安全的困扰，降低修复费用。

2 大型转子轴颈磨损原因

汽轮机等大型转子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伤。据统计，划伤大多出现在油系统管道末端的轴颈，这是因为管道末端的杂物较多。对于汽轮发电机组转子轴颈的磨损拉伤处理，以往的方法是热喷涂和刷镀，在经过长时间运行后有脱落和起层现象，而补焊层的脱落会造成轴颈的进一步磨损。大部分的轴类磨损会引起机器部件超温、跳动幅度大、异响、严重泄漏等问题，造成机器被迫停机。

3 大型转子轴颈冷熔修复技术

汽轮机等大型转子轴颈划伤如果采用电焊、氩弧焊、热喷涂等进行修复，由于发热量大，对工件材质有较大的破坏，因而修复后的工件如果不处理好则容易存在内应力，产生裂纹或变形。刷镀、贴片等传统的冷熔修复技术，因结合力差，设备在运行一段时间后会出现脱落、起层现象，而补焊层的脱落会造成轴颈的进一步磨损。

3.1 新型冷熔修复技术选用

激光集束冷熔技术是一个物理化学过程，是基于气态环境里的电子高速溢出在毫秒级放电时间内熔化阳极材质的现象而建立的。集束冷熔借助产生在钨电极与焊体之间的电弧，加热和熔化焊材本身（在添加填充金属时也被熔化），而形成焊缝金属，使工件表面性能得到显著强化和表面几何构型的求原修复。

激光集束焊冷熔修复的堆焊层与母体为冶金结合，具有结合力高，热影响小的特点，适合汽轮机等大型转子轴颈尺寸修复。此外，激光集束焊冷熔设备便携，可进行现场修复，免去了避免设备厂外维修运输安全的困扰。

3.2 后期修磨

在激光集束焊冷熔修复堆焊后，一般留有0.5～0.8mm的加工余量。目前常用纯手工或鼠笼式在线修磨机进行后期加工。纯手工打磨效率低下，耗费大量的时间和人力。而鼠笼式在线修磨机虽效率较高，但是车削费用昂贵，高达十几万以上。另外，鼠笼式在线修磨机设备体积庞大，十分笨重，需要有多年经验的员工进行调试，在狭窄环境无法安装施工。现采用新型随型研磨工装粗磨与手工精磨相结合的方法，能提高修磨效率，降低所需费用。

4 经济效益及社会效益

近年来电力行业的蓬勃发展给运行设备的性能、运行工况等的提高带来了挑战。在电厂检修维护中，1台60WM机组因轴类表面损伤无备品更换或到货不及时等原因被迫停机检修或延长检修工期的费用约10万元/天，减少供电额200万元/天以上，特别是大型轴类厂外修复项目除了需较长运输时间、较大检修费用外，还需承担设备运输途中安全风险。

此外，大型转子轴颈的现场修复可以减少维护检修次数和成本，有利于实现节约能源的大目标，有效保证电力设备的稳定运行，属于再制造领域。节能降耗是国家实施可持续发展战略的一个重要课题，也是电力行业永恒的主题，体现在企业的价值取向和管理体系中。

5 结束语

近年来电力行业的蓬勃发展给运行设备的性能、运行工况等的提高带来了挑战，本技术将通过改变过去整个行业多年以来只能采取设备更换工期长、需支付高额维修与运输费用的局面，突破采用激光集束冷熔修复技术，并结合多个相应的改善措施，缩短工期、降低成本，避免设备厂外维修运输安全的困扰，本技术也将达到国内同行的领先水平。

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