帶式輸送機改向滾筒斷裂個案分析

柔艷成

（河北國華滄東發電有限責任公司，河北 黃驊 061110）

0 概述

某電廠一期兩臺600MW機組、二期660MW機組，配套建設上煤系統出力1500噸/小時，輸煤系統采用山東礦山機械有限公司制造的帶式輸送機，設計3條雙路。配備相應的卸、給料設備及篩分破碎設備。原煤由廠外取煤運輸系統運往廠內煤場，然后由斗輪機將煤送至帶式輸送機，經帶式輸送機運至煤倉。帶式輸送機滾筒作為輸煤系統皮帶機的重要設備，在保證四臺機組的安全穩定運行中起到了舉足輕重的作用，若發生故障將直接影響到電廠的安全性和經濟性。

1 改向滾筒簡述

改向滾筒又叫導向滾筒，是帶式輸送機的重要承載部件，主要作用是改變輸送帶的運行方向或壓緊輸送帶使其增大與傳動滾筒的包膠。

該改向滾筒采用鑄焊結構，輪轂與輪軸之間采用脹套方式聯接。改向滾筒表面采用平面膠層，表面膠層的形成方式為鑄膠。

該改向滾筒位于C7B皮帶機頭部，其承受載荷主要是滾筒自重與膠帶張力。其所在皮帶機參數：ST1250型鋼絲繩芯帶（普通阻燃耐寒型），帶寬 B=1400mm，帶速 2.5m/s，出力為 1500t/h，傾角 13.6°，全長525米。

2 改向滾筒斷裂現象

2.1 2011年7月24日，該滾筒筒皮左側的環形焊縫整圈開裂并伴隨有異音。當時專業立即組織人員對該焊口進行打磨補焊處理，使皮帶機及時恢復備用。

2011年12月14日，該滾筒焊口補焊部位再次發生開裂，進行了坡口打磨補焊處理，經空載試運正常。當重載進行上煤時滾筒仍有異音，隨即停運皮帶機對該滾筒另一側焊口進行了檢查，發現該環形焊縫開裂2/3圈。

改向滾筒焊口開裂對輸送帶運行時受力產生變化，容易引起皮帶跑偏，甚至會劃傷、撕裂皮帶，給皮帶機的安全運行帶來隱患。

圖1 滾筒左側焊縫開裂

圖2 滾筒右側焊縫開裂

2.2 改向滾筒斷裂原因分析

滾筒本身在運行時旋轉，由于煤量的不恒定，其所受載荷隨瞬時煤量作交替變化，因此滾筒出現了隨時間而交替變化的應力。該滾筒長期在交變應力作用下工作，出現了突然斷裂事故，而且是在沒有明顯塑性變形情況下發生的脆性斷裂，即疲勞破壞。

滾筒焊口部位正是應力集中區域，筒皮焊口還存在先天焊接缺陷，在經過應力多次交替變化后，首先產生細微裂紋，也就是疲勞源，這種裂紋隨著應力循環次數的增多而逐漸擴展，裂紋兩端的材料時分時合，并互相研磨，形成斷面的光滑區域，隨著裂紋的不斷擴展，焊口處的有效面積不斷減少，以至突然斷裂。筒皮焊口開裂部位如圖3。

圖3 焊口及邊緣為最薄弱點為危險截面

3 整改措施

滾筒在交變應力的作用下，反復拉伸壓縮，由于不斷地塑性變形，焊口處在冷作硬化和應力集中的狀態下，最終導致斷裂。為獲得優質焊縫、防止焊縫開裂，要保證滾筒的焊接工藝。

3.1 焊前準備

由于生產現場機組負荷高、皮帶機停運時間短、施工空間不足等原因，滾筒不能拆除返廠修復，只能現場修補。將皮帶機做好電機停電等安全措施后，在該滾筒前后適當位置打上夾板防止皮帶溜坡，然后吊起配重，整條皮帶松弛后，在頭部用手拉葫蘆拖拽皮帶使該改向滾筒能自由旋轉即可。

3.2 焊接清理

滾筒在手工焊接時必須進行焊前、焊中、焊后清理，這是獲得優質焊縫的重要措施之一。用電鏟先將滾筒包膠剔除，用角向磨光機等工具清除焊縫邊緣及焊層之間由于機械切割和熔化切割所產生的毛刺、熔渣、飛濺等，以防止焊縫氣孔、夾渣等缺陷的產生。

3.3 焊材選擇

滾筒筒皮的材料一般為Q235，輪轂的材料一般為ZG230-450。筒皮上的直焊縫及滾筒與輪轂相接的環焊縫均采用現場手工電弧焊。

焊接材料一般應選擇與滾筒強度相當材料，必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度。焊縫強度一般不能低于產品的要求。焊縫強度過高，將導致焊縫韌性、塑性以及抗裂性。

能下降。從而降低焊接結構的使用安全性。此外選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響。根據滾筒的材料、坡口和接頭形式。我們選用直徑5mm的J507焊條。

3.4 工藝參數

3.4.1 坡口形式

環焊縫坡口如圖4。

圖4

3.4.2 工藝參教

根據筒皮厚度、坡口形式、工件材質、現場施工條件等情況選用的焊條直徑，經過生產實踐和超聲波探傷檢查，確定了成熟的工藝參數。即層數：3層，電流：160-270A。

3.5 焊后保證

焊后檢驗

滾筒焊接完后必須進行檢驗，除了對焊接外觀質量檢驗外，必須對焊縫按照JB4730-94.II進行超聲波探傷檢查，對有缺陷的部位打磨清理后重新施焊直至合格。

3.6 滾筒包膠

滾筒兩側環焊縫檢驗合格后，開始進行滾筒金屬表面打磨處理，將紋路磨平進行冷粘包膠，常溫靜置固化48小時后即可載荷運行生產。

4 結論

自2011年12月至今改向滾筒運轉良好，未出現任何異常及故障現象。實踐證明，滾筒環焊縫現場挖補焊接工藝可行，提高了滾筒的可靠性，延長了滾筒使用壽命，降低了設備維修費用，對于輸煤系統設備檢修具有實際的借鑒意義。

［1］汪宗華.帶式輸送機[M].北京：機械工業出版社，1989.

［2］GBT 10595-2009 帶式輸送機[S].

［3］孫占峰.帶式輸送機滾筒焊接工藝的改進[J].河北煤炭，2003(6)：37-38.