4500方绞吸挖泥船绞刀轴系不锈钢轴套焊接研究

刘智佩

引言

绞吸式挖泥船在港湾建设、航道湖泊清淤、填海造地、水域环保等领域有重要应用[1]。绞刀轴在工作时被泥浆所包围，工况极为恶劣，若密封不好，会造成泥沙的侵入，造成绞刀轴与轴承的磨粒磨损。绞刀轴承为赛龙轴承，绞刀轴上附加一层不锈钢与之配合，形成运动副。轴承前端没有密封装置，他的密封依靠压水泵提供压力水向轴与轴承的间隙冲水，建立压力水膜形成密封，防止泥沙等异物进入。若密封水泵压力达不到要求或供水管路出现故障，都会造成密封效果下降，导致轴承与轴的磨损加剧[2]。

调研

上图为绞刀中间轴的示意图，黑色部分为不锈钢套，轴总长6500mm，軸套部位直径720mm，两端法兰直径1250mm，净重22193Kg。

我公司在其一次接到该项目时，对于绞吸挖泥船的轴系认知一片空白，客户提出在42CrMo的轴径安装轴承部位附加一层2205双向不锈钢，厚度不低于20mm。

经过考虑，我们认为有三种方法可以达到客户的要求：

1 激光熔敷

2 堆焊

3 用不锈钢套焊接

这三种方案在目前都是切实可行的方法，但每种方法的风险和成本却不一样，需要进行认真的斟酌。

分析

1 激光熔敷相对比较容易，但是厚度达到20mm的熔覆层目前国内还没有一个厂家做过。激光熔敷的成本相对很高，每平方厘米2元，按照这个价格，一根轴的造价超过50万元。此外激光熔敷前，也要对轴进行预热[3]，一般激光熔敷厂家的加热设备为简易式加热片，对于这么大的一根轴，其风险不言而喻。

2 堆焊相比激光熔敷，其风险相对较低。一般的轧辊修复都是采用此类方法，但轧辊的修复材料与我们目前的2205相差较大，一般采用直径为Φ4mm的焊丝，一般堆焊10mm左右就需要进炉进行去应力处理，一天能堆焊8mm左右，考虑到加工留量，至少需要进行3次去应力处理，为了防止焊缝及热影响区产生焊接裂纹或其他焊接缺陷，必须进行焊前预热，并且施焊过程中也要加热以保持一定的层间温度[4]。轧辊厂家没有对焊过此类材料，即使有焊评支撑，对于以后的使用是否会产生剥落也不确定。

3 采用2205不锈钢钢板下料，卷板，焊接到轴上，为了增加结合强度，轴套上开塞焊孔，用不锈钢焊丝焊平。这种方式焊接量小，生产过程相比前两个略显复杂。我公司通过42CrMo和2205钢板对接焊焊评来获取焊接参数，验证可行性。但公司面临的问题是内部的热处理炉尺寸不满足生产需求，而且也没有合适的滚轮架以及焊接过程进行保温的方式方法。于是，我们寻找外部资源，轧辊修复厂家具备这样的热处理炉，也具备滚轮架和焊接过程中保温的方式方法。这根轴的生产场地就由我公司内部转移到了轧辊修复厂家，他们提供场地，设备，我方人员进行焊接。

结语

最终，在各方通力配合下，我公司采用第3种圆满完成了绞吸挖泥船2205不锈钢轴套的焊接。这种方案焊接量小，去应力次数少，生产成本低，一根轴的成本只有激光熔敷的三分之一左右，而且也能保证质量。本文因涉及公司技术保密，具体的焊接参数、生产过程、轧辊修复厂家没有提及。

参考文献

[1]周栋彬，熊庭，张新卓，江攀，绞吸式挖泥船绞刀的流场数值模拟，武汉理工大学学报（交通科学与工程版）2019.12。

[2]韩奎，黑龙江省航道局，绞吸式挖泥船绞刀轴承的改进。

[3]朱顺敏，张亚东，郑卫刚，船用柴油机排气阀锥面激光熔敷Stellite合金分析，起重运输机械，2014.7。

[4]王开圣，轧辊堆焊用全纤维电热处理炉，焊接，2003.10。