汽轮机转子轴颈划伤事故处理

    汽轮机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脏，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沟。据了解，划伤的多是在油系统管道末端的轴颈，这是因为管道末端的杂物较多。实践证明，若在末端轴瓦来油管道上加装磁棒滤网，可大大减少进入轴瓦的金属颗粒，有效地控制轴颈的磨损。

    对于汽轮发电机组转子轴颈的磨损，拉沟处理，以往的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。2000年2月，秦皇岛发电有限责任公司300MW机组在大修时发现发电机励端轴颈磨有4道深沟，最深的道有1 mm深，1.5mm宽。经研究，决定对较深的沟痕进行微弧焊处理。采用此方法进行处理，经过几年的运行，对处理后的轴颈进行解体检查，没有出现脱落起皮现象，效果很好。

    1处理轴颈划伤的试验

    1.1微弧焊原理

    微弧焊接工艺是将电源存储的高电能，在高合金电极与金属母材间进行瞬时高频释放，形成空气电离通道，使电极与母材表面产生瞬间的微区高温、高压的物理化学的冶金过程。同时在微电场作用下，微区内离子态的电极材料熔渗、扩散到母材基体，形成冶金结合。由于堆焊过程是在瞬间高温——冷却中进行的，在狭窄的堆焊过滤区会得到超细奥氏体组织。另外，堆焊在微区内快速进行，对母材的热输入量极低，焊层的残余应力小至可忽略不计。

    1.2堆焊试验

    为慎重起见，在对汽轮机转子轴颈施焊前进行了试样试验。根据发电机转子轴颈的材料34Cr2Ni3MoV，选择35 CrMoV作为试样基本材料，其尺寸为?60mm×400mm。

    1.2.1工艺要求

    将圆钢打磨出100 mm×30 mm的面，然后将试样基体与微弧焊机的地线紧固连接，选择规格为?3.2mm×6.0mm的ERNiCr-3作为堆焊电极，在试样表面堆焊，厚度为1mm。进行微弧焊时保证焊接区域温度在200℃以下，不间断连续焊接。焊后修理打磨光滑，修后表面达到母材的粗糙度，经测试硬度略低于母材，检验合格。如图1所示。

    图1 微弧焊接工作示意

    1.2.2试验分析

    微弧堆焊后，用线切割方法获得堆焊层截面，制备金相试样。由堆焊层截面金相照片可知，堆焊层无气孔、氧化物夹渣、裂纹等焊接缺陷：堆焊层、母材过渡层的晶粒细小，无长大倾向；堆焊层组织为极细小柱状晶体结构，证明该堆焊层具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。

    经堆焊层Ni，Cr元素的能谱分析，微弧堆焊的热影响区仅为10μm。显示堆焊热影响区极窄，焊接残余应力可忽略。经显微硬度测定，可知堆焊层、热影响区的平均硬度与基体硬度HVV220极其接近。

    1.3焊层的结合强度试验

    （1）定性试验

    在圆柱试样表面上，微弧焊接一层0.5~2mm深的沟槽，微弧焊接补覆至沟槽全填满并磨平，然后将沟槽部位剩余基材铣削除去，中部剩下的则全是焊补材料，再进行拉伸试验。

    试样在补层与基材界面断裂，其强度已超过230MPa。结果表明，修复层与基体材料的结合强度良好。

    2轴颈划伤的修复

    秦皇岛发电有限责任公司采用微弧堆焊设备，输出功率为1400W，放电率50~1200Hz。焊接时节采用氩气保护，作为阳极的自耗电极在工件磨损部位以4700r/s高速旋转移动，产生高频火花放电，形成致密、均匀的堆焊层，厚度达2mm以上；通过调整火花放电频率，可获得不同焊层表面粗糙度。该设备可堆焊金属、合金，材料选择范围大，堆焊工艺过程简单，热输量低（修复中的基本温度保持在60℃左右），基体不变形，不咬边；设备移动方便，适于现场修复汽轮机及发电机转子轴颈拉伤沟槽、阀门面、导杆、水泵轴拉伤及锈蚀缺陷。

    通过对汽轮机发电机组转子轴颈拉沟进行微弧焊处理，堆焊后表面硬度微低于轴颈母材，经打磨表面粗糙度达到设计要求。其使用效果很好，解决了以往汽轮机转子轴颈拉沟不能补焊的问题，为机组的安全稳定运行打下了好好的基础。