汽輪機(jī)軸頸劃傷的原因通常是由于系統(tǒng)中有雜物。一般情況下，新安裝機(jī)組是由于油系統(tǒng)管道臟，有電焊渣、金屬氧化皮等雜物，隨油進(jìn)入軸瓦，磨損軸頸。而老機(jī)組是由于油系統(tǒng)管道銹蝕，在運(yùn)行中銹片脫落進(jìn)入軸瓦造成軸頸磨損拉溝。據(jù)了解，劃傷的多是在油系統(tǒng)管道末端的軸頸，這是因?yàn)楣艿滥┒说碾s物較多。實(shí)踐證明，若在末端軸瓦來(lái)油管道上加裝磁棒濾網(wǎng)，可大大減少進(jìn)入軸瓦的金屬顆粒，有效地控制軸頸的磨損。

    對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸頸的磨損，拉溝處理，以往的方法是熱噴涂和刷鍍，其效果不是很好，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行有脫落和起層現(xiàn)象。2000年2月，秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司300MW機(jī)組在大修時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)端軸頸磨有4道深溝，最深的道有1 mm深，1.5mm寬。經(jīng)研究，決定對(duì)較深的溝痕進(jìn)行微弧焊處理。采用此方法進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，對(duì)處理后的軸頸進(jìn)行解體檢查，沒(méi)有出現(xiàn)脫落起皮現(xiàn)象，效果很好。

    1處理軸頸劃傷的試驗(yàn)

    1.1微弧焊原理

    微弧焊接工藝是將電源存儲(chǔ)的高電能，在高合金電極與金屬母材間進(jìn)行瞬時(shí)高頻釋放，形成空氣電離通道，使電極與母材表面產(chǎn)生瞬間的微區(qū)高溫、高壓的物理化學(xué)的冶金過(guò)程。同時(shí)在微電場(chǎng)作用下，微區(qū)內(nèi)離子態(tài)的電極材料熔滲、擴(kuò)散到母材基體，形成冶金結(jié)合。由于堆焊過(guò)程是在瞬間高溫——冷卻中進(jìn)行的，在狹窄的堆焊過(guò)濾區(qū)會(huì)得到超細(xì)奧氏體組織。另外，堆焊在微區(qū)內(nèi)快速進(jìn)行，對(duì)母材的熱輸入量極低，焊層的殘余應(yīng)力小至可忽略不計(jì)。

    1.2堆焊試驗(yàn)

    為慎重起見(jiàn)，在對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸施焊前進(jìn)行了試樣試驗(yàn)。根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸的材料34Cr2Ni3MoV，選擇35 CrMoV作為試樣基本材料，其尺寸為?60mm×400mm。

    1.2.1工藝要求

    將圓鋼打磨出100 mm×30 mm的面，然后將試樣基體與微弧焊機(jī)的地線(xiàn)緊固連接，選擇規(guī)格為?3.2mm×6.0mm的ERNiCr-3作為堆焊電極，在試樣表面堆焊，厚度為1mm。進(jìn)行微弧焊時(shí)保證焊接區(qū)域溫度在200℃以下，不間斷連續(xù)焊接。焊后修理打磨光滑，修后表面達(dá)到母材的粗糙度，經(jīng)測(cè)試硬度略低于母材，檢驗(yàn)合格。如圖1所示。

    圖1 微弧焊接工作示意

    1.2.2試驗(yàn)分析

    微弧堆焊后，用線(xiàn)切割方法獲得堆焊層截面，制備金相試樣。由堆焊層截面金相照片可知，堆焊層無(wú)氣孔、氧化物夾渣、裂紋等焊接缺陷：堆焊層、母材過(guò)渡層的晶粒細(xì)小，無(wú)長(zhǎng)大傾向；堆焊層組織為極細(xì)小柱狀晶體結(jié)構(gòu)，證明該堆焊層具有良好的耐腐蝕、耐磨損性能。

    經(jīng)堆焊層Ni，Cr元素的能譜分析，微弧堆焊的熱影響區(qū)僅為10μm。顯示堆焊熱影響區(qū)極窄，焊接殘余應(yīng)力可忽略。經(jīng)顯微硬度測(cè)定，可知堆焊層、熱影響區(qū)的平均硬度與基體硬度HVV220極其接近。

    1.3焊層的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)

    （1）定性試驗(yàn)

    在圓柱試樣表面上，微弧焊接一層0.5~2mm深的溝槽，微弧焊接補(bǔ)覆至溝槽全填滿(mǎn)并磨平，然后將溝槽部位剩余基材銑削除去，中部剩下的則全是焊補(bǔ)材料，再進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

    試樣在補(bǔ)層與基材界面斷裂，其強(qiáng)度已超過(guò)230MPa。結(jié)果表明，修復(fù)層與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度良好。

    2軸頸劃傷的修復(fù)

    秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司采用微弧堆焊設(shè)備，輸出功率為1400W，放電率50~1200Hz。焊接時(shí)節(jié)采用氬氣保護(hù)，作為陽(yáng)極的自耗電極在工件磨損部位以4700r/s高速旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，產(chǎn)生高頻火花放電，形成致密、均勻的堆焊層，厚度達(dá)2mm以上；通過(guò)調(diào)整火花放電頻率，可獲得不同焊層表面粗糙度。該設(shè)備可堆焊金屬、合金，材料選擇范圍大，堆焊工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，熱輸量低（修復(fù)中的基本溫度保持在60℃左右），基體不變形，不咬邊；設(shè)備移動(dòng)方便，適于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸拉傷溝槽、閥門(mén)面、導(dǎo)桿、水泵軸拉傷及銹蝕缺陷。

    通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸頸拉溝進(jìn)行微弧焊處理，堆焊后表面硬度微低于軸頸母材，經(jīng)打磨表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其使用效果很好，解決了以往汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸拉溝不能補(bǔ)焊的問(wèn)題，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下了好好的基礎(chǔ)。