4500方絞吸挖泥船絞刀軸系不銹鋼軸套焊接研究

劉智佩

引言

絞吸式挖泥船在港灣建設、航道湖泊清淤、填海造地、水域環保等領域有重要應用[1]。絞刀軸在工作時被泥漿所包圍，工況極為惡劣，若密封不好，會造成泥沙的侵入，造成絞刀軸與軸承的磨粒磨損。絞刀軸承為賽龍軸承，絞刀軸上附加一層不銹鋼與之配合，形成運動副。軸承前端沒有密封裝置，他的密封依靠壓水泵提供壓力水向軸與軸承的間隙沖水，建立壓力水膜形成密封，防止泥沙等異物進入。若密封水泵壓力達不到要求或供水管路出現故障，都會造成密封效果下降，導致軸承與軸的磨損加劇[2]。

調研

上圖為絞刀中間軸的示意圖，黑色部分為不銹鋼套，軸總長6500mm，軸套部位直徑720mm，兩端法蘭直徑1250mm，凈重22193Kg。

我公司在其一次接到該項目時，對于絞吸挖泥船的軸系認知一片空白，客戶提出在42CrMo的軸徑安裝軸承部位附加一層2205雙向不銹鋼，厚度不低于20mm。

經過考慮，我們認為有三種方法可以達到客戶的要求：

1 激光熔敷

2 堆焊

3 用不銹鋼套焊接

這三種方案在目前都是切實可行的方法，但每種方法的風險和成本卻不一樣，需要進行認真的斟酌。

分析

1 激光熔敷相對比較容易，但是厚度達到20mm的熔覆層目前國內還沒有一個廠家做過。激光熔敷的成本相對很高，每平方厘米2元，按照這個價格，一根軸的造價超過50萬元。此外激光熔敷前，也要對軸進行預熱[3]，一般激光熔敷廠家的加熱設備為簡易式加熱片，對于這么大的一根軸，其風險不言而喻。

2 堆焊相比激光熔敷，其風險相對較低。一般的軋輥修復都是采用此類方法，但軋輥的修復材料與我們目前的2205相差較大，一般采用直徑為Φ4mm的焊絲，一般堆焊10mm左右就需要進爐進行去應力處理，一天能堆焊8mm左右，考慮到加工留量，至少需要進行3次去應力處理，為了防止焊縫及熱影響區產生焊接裂紋或其他焊接缺陷，必須進行焊前預熱，并且施焊過程中也要加熱以保持一定的層間溫度[4]。軋輥廠家沒有對焊過此類材料，即使有焊評支撐，對于以后的使用是否會產生剝落也不確定。

3 采用2205不銹鋼鋼板下料，卷板，焊接到軸上，為了增加結合強度，軸套上開塞焊孔，用不銹鋼焊絲焊平。這種方式焊接量小，生產過程相比前兩個略顯復雜。我公司通過42CrMo和2205鋼板對接焊焊評來獲取焊接參數，驗證可行性。但公司面臨的問題是內部的熱處理爐尺寸不滿足生產需求，而且也沒有合適的滾輪架以及焊接過程進行保溫的方式方法。于是，我們尋找外部資源，軋輥修復廠家具備這樣的熱處理爐，也具備滾輪架和焊接過程中保溫的方式方法。這根軸的生產場地就由我公司內部轉移到了軋輥修復廠家，他們提供場地，設備，我方人員進行焊接。

結語

最終，在各方通力配合下，我公司采用第3種圓滿完成了絞吸挖泥船2205不銹鋼軸套的焊接。這種方案焊接量小，去應力次數少，生產成本低，一根軸的成本只有激光熔敷的三分之一左右，而且也能保證質量。本文因涉及公司技術保密，具體的焊接參數、生產過程、軋輥修復廠家沒有提及。

參考文獻

[1]周棟彬，熊庭，張新卓，江攀，絞吸式挖泥船絞刀的流場數值模擬，武漢理工大學學報（交通科學與工程版）2019.12。

[2]韓奎，黑龍江省航道局，絞吸式挖泥船絞刀軸承的改進。

[3]朱順敏，張亞東，鄭衛剛，船用柴油機排氣閥錐面激光熔敷Stellite合金分析，起重運輸機械，2014.7。

[4]王開圣，軋輥堆焊用全纖維電熱處理爐，焊接，2003.10。