淺談軸承座焊接修復的應急處理

趙偉

摘要：介紹軸承座底板的斷裂情況，通過對其材料的技術性能、鑄鐵的可焊性等性能的分析，手工電弧焊冷焊法的施工方案，提出了具體的焊接工藝，順利完成了該工件的修復。

關鍵詞：軸承座;焊接;修復

中速磨是高爐噴煤系統生產的重要設備，高爐噴煤因具有替代焦炭增加爐內溫度和還原劑的作用，并且降低焦比，是現代高爐冶煉的一項重要技術。本鋼煉鐵廠現有8臺中速磨，供4座大型高爐噴吹煤粉。2016年6月12日，2號中速磨在使用過程中發現軸承座底板有兩處裂紋，停機后直接采用φ3.2 A102焊條焊接，使用兩天后，其軸承座底板在原焊接處發生比以前更為嚴重的斷裂和裂紋。當時沒有備件，如果更換需要到廠家重新訂貨，需要幾個月時間，這樣就影響高爐噴煤和高爐焦比，增加高爐冶煉成本。為了節省時間，提高煤比降低焦比，因此決定對該軸承座進行焊接修復。

1 分析軸承座斷裂的原因及斷裂情況

1.1 軸承座斷裂原因

軸承座拆卸后，經檢查、分析，斷裂的主要原因是：其一，中速磨磨機機械原因、基礎底面不平整、地腳螺栓松動等原因產生的振動，導致軸承座受力不均疲勞斷裂;其二，軸承座在制造中存在針孔、縮孔、氣孔等缺陷導致軸承座斷裂。

1.2 軸承座斷裂情況

軸承座的斷裂情況如圖1、圖2所示。軸承座底板厚40mm，底座四個地腳螺栓孔有斷裂和裂紋。底板斷裂和裂紋位置。斷塊尺寸170mm×110mm×40mm;裂紋處，已裂透，尺寸40mm×（150mm～230mm）。

2 軸承座修復與處理方法

首先對軸承座材質進行分析，確定焊接材料和焊接方法，決定采用手工電弧焊進行修復。

2.1 軸承座材質分析

經分析確定軸承座材質是HT15233，通過查找HT15233的化學成分是C、Si、Mn、P、S。

HT15233的性能分別是抗拉強度147N/mm²、抗彎強度323.4N/mm²、硬度HB163～229、延展率小于0.5%、抗沖擊值小于0.8J/mm²。

2.2 焊接性能分析

HT15233是灰口鑄鐵，因鑄鐵含炭量高焊接過程易產生氣孔。鑄鐵中炭、硫、磷等元素含量也高，焊接過程中熔化到焊縫中，會增加材質的強度，降低塑性和韌性，易產生裂紋。鑄鐵熔化后冷卻速度快，焊接時受熱區域易產生開裂傾向。鑄鐵在焊接熔化時，液態金屬流動性不好，熔合性能差，熔池中熔渣和有害氣體逸出慢，使焊縫會產生缺陷。針對以上情況，必須從焊接工藝、操作方法、焊接材料、焊接程序幾方面加以解決。

2.3 焊接操作方法的確定

鑄鐵手工電弧焊可采用熱焊法和冷焊法兩種方法。由于煉鐵廠沒有合適的加熱裝備和溫度控制裝備，根據現場條件，確定采用手工電弧冷焊法修復。冷焊法是指焊前不預熱，在焊接過程中也不用輔助加熱。因此可以簡化焊接工序，降低焊接成本。另外，冷焊法的勞動條件比熱焊法的勞動條件好，并且采用冷焊法的工件比熱焊法的工件變形小得多。

2.4 焊接材料及工器具的確定

根據中速磨磨機材質的特性及焊接工藝的選擇;采用純鎳基焊條Z308（φ3.2）和不銹鋼焊條A102（φ3.2、φ4.0）。

焊條Z308是純鎳作為焊芯，藥皮中加入強還原劑石墨。Z308焊條主要作為焊接打底和蓋面使用，在對接強度上能達到147N/mm²*196N/mm²，它的焊接硬度在103HB-170HB;并且對焊縫金屬的抗拉強度不小于245N/mm²。

不銹鋼焊條A102主要填充焊縫，所得到的焊縫金屬為奧氏體組織，奧氏體本身塑性較大，可以緩和鑄鐵焊接時所產生的焊接應力，從而可以緩解產生裂紋的傾向，特別是每小段焊完后立即對每段焊縫錘擊，消除應力，使熔合區附近少產生或不產生白口和裂紋。

配備直流電焊機AX1-500一臺，焊把一個，電焊帽一頂，水焊工具一盤，角磨機一個，磨片10片，1磅鐵錘一把、清渣刨錘一把、鋼絲刷、銼及砂輪機等工器具。

3 焊接操作過程及效果

3.1 焊前處理

將軸承座焊件吊裝擺放水平位置，用角磨機、抹布進行徹底清理，清除軸承座焊件所有疤痕和油污。

用角磨機先對裂紋處進行修磨，因裂紋不是直線，要在裂紋邊緣處開始打磨，順著裂紋磨出V型坡口，坡口角度在40°-60°，坡口寬度在15mm-20mm，坡口深度要磨到裂紋根處，修磨時要求消除所有裂紋痕跡，打磨坡口邊緣要平滑，要有鈍邊。

斷塊和斷口處形狀基本能吻合，用角磨機、抹布清理斷塊、斷口處所有焊接疤痕和油污，將斷塊用砂輪機磨出X型坡口，斷口處用角磨機磨出X型坡口，坡口角度都應在40°-60°之間;坡口寬度在20mm-30mm之間。打磨坡口邊緣要平滑，要有鈍邊，焊接間隙要留2mm～3mm，要求單邊焊雙面成型。

3.2 焊接操作

焊接時先焊裂紋處，然后再焊接斷裂處。因開坡口焊接填充量大，必須連續作業，主要是減少焊接應力和焊接變形，保證焊接質量。

用水焊烘烤Z308焊條和A102焊條到150℃左右，使用Z308焊條焊接第一層，采用小熔合比進行焊接，焊條行走速度要快，不做擺動，每段焊接長度應在20mm-30mm，隔斷焊接，每段收弧時要填滿弧坑，焊完第一層后，立即用1磅小錘錘擊整個焊道，錘擊速度要快，力量由重漸輕，敲擊幾分鐘后，用清渣刨錘、鋼絲刷及挫對焊縫進行清渣處理，待焊件大約冷卻到50℃以下，再進行第二層焊接。第二層焊接時，使用A102φ3.2的焊條焊接，并且適當放大熔合比，焊接過程同第一層。然后進行第三層和第四層的填充焊接，可選用A102φ4.0焊條進行填充焊接，焊接過程同第一層。最后用Z308焊條進行蓋面。

3.3 技術要求

采用性能良好的直流電焊機AX1-500，使用Z308焊條時，焊接電流為90A-110A左右;使用A102焊條時，焊接電流為100A-130A左右。焊接時環境溫度應在20℃以上，焊接過程防止穿堂風。每焊完一道焊縫立即用小錘錘擊，錘擊的方法是速度要快、力量由重漸輕，并且每焊完一層必須自然冷卻到50℃以下，方可進行下一層焊接，嚴格控制層間溫度。目的是釋放焊接應力，防止裂紋產生。

3.4 修復后取得效果

運用上述焊接工藝，中速磨在沒有軸承座備件的情況下，用一天的時間完成了2號中速磨軸承座的修復，裝配中速磨投入生產運行后，振動、溫升等指標均正常，滿足生產運行要求。焊后的軸承座經過一年多的實踐運行，性能良好，達到預期效果，完全滿足生產需求。

4 結論

通過軸承座焊接修復成功的應急處理，對同材質的電機、減速機底腳裂紋的修復同樣適用，解決了生產難題，對此類焊接方法愿與各位同行學習探討。

參考文獻

[1]龔國尚，嚴紹華.焊工實用手冊[M].北京：中國勞動出版社，1993.