某煤制甲醇项目采用了德士古水煤浆气化工艺, 制作水煤浆的是两台MBS4360棒磨机。一台棒磨机的出料端主轴瓦在运行中发生故障损坏, 约1/2的轴瓦表面磨损严重, 有大片的巴氏合金剥落。因为当时没有备用轴瓦, 所以采用氧-乙炔气焊对损坏的巴氏合金轴承衬进行补焊, 再行刮研修复, 保证了该棒磨机的继续使用。
棒磨机MBS4360, 筒体直径￠4.3m, 长6m, 转速:13.94rpm, 正常生产状态时回转筒体重量约220t (包括筒体、钢棒和煤、水的重量) 。
主轴承采用静动压滑动轴承, 轴瓦为弧度120º扇形短瓦, 直径Φ1800mm, 宽600mm, 轴承衬材料为铅基巴氏合金 (ZPb Sb16Sn16Cu2) 。
主轴承采用的是强制润滑。润滑系统有高压和低压之分, 主轴的静压顶升由高压系统实现, 开、停机时都需要开启高压润滑系统, 低压润滑系统则保证主机的正常运转。润滑剂为L-CKC220。
主轴瓦主要损伤了两部分, 一是一侧边缘宽约65mm的全长;另一部分是中间部位的一道宽约240mm的全长。边缘部分主要是磨损, 而中间部位大面积的巴氏合金面剥落, 厚度不足1mm, 如图1。轴瓦损伤面积已过半, 而且损伤程度也较严重, 特别是有一侧边缘彻底磨损, 后面轴瓦的修复基准将不好把握, 预示着本次轴瓦修复的难度是很大的。
棒磨机回转筒体重量非常大, 而且转速又低, 补焊后的轴瓦不但不能存在气孔、夹杂、未熔合等缺陷, 还要保证补焊层与原瓦部分熔和良好, 以承受转动时产生的剪切应力。修复后的轴瓦表面基本恢复原始尺寸, 并且与主轴配合适当, 从而保证轴瓦能有良好的润滑状态, 棒磨机才能长周期平稳的运行。
首先使用丙酮或其它除油剂对轴瓦整个表面, 特别是损伤部位认真擦洗去油, 再用刮刀刮掉损伤部位的表皮大约0.2-0.5mm, 露出崭新光滑的巴氏合金。边缘部位适当扩大刮削范围, 以保证补焊的质量。
用小手锤轻轻敲击损伤部位, 检查巴氏合金层和瓦背是否熔和紧实, 不能存在脱壳现象。
借助角钢, 利用氧-乙炔火焰作为热源, 将与轴瓦相同材质的块状巴氏合金熔制成高3-5mm, 长400-500mm的条状焊丝, 如图2。再用刮刀除去焊丝棱角和表面的氧化膜、渣孔等。
巴氏合金是一种熔点很低 (240℃) 的软金属, 而轴瓦损伤的主要是表面, 厚度约1mm, 所以补焊前不需要预热, 直接施焊即可。
为了防止焊接时熔池内的熔液流走, 必须采用平焊, 即将待焊部位沿着轴瓦的轴向调整成水平状, 用角磨机打磨补焊部位至基本光滑, 清理干净。
使用H01-6型焊炬, 1号焊咀, 中性焰进行焊接。焊时采用左焊法, 焊炬焊丝可作锯齿状摆动, 填丝时焊丝不能离开熔池。一道一道地平行施焊, 并注意随时调整轴瓦方位。焊后自然冷却, 直至全部补焊完成。
需要补焊第二层的部位, 要先对第一层表面用角磨机等打磨至显出金属本色后方可再行施焊。
对补焊部位进行敲击检查, 如果发出空音, 说明巴氏合金层与轴承体产生了脱壳现象。这时就需要局部熔掉合金露出底层, 清理干净后进行镀锡打底, 镀锡层尽量薄, 助焊剂可用氯化锌饱和溶液, 然后以点焊手法补焊起来即可。
①氧气压力0.2-0.3MPa, 乙炔压力低于0.05MPa。焊炬与瓦的夹角约为30Ø。
②焊接时火焰保持平稳, 温度在400-450℃之间。焊接速度较快, 尽量保持匀速前进, 焊道要排列整齐。
③保证最后的焊道表面高于原瓦表面1-2mm, 焊道与原始表面交界处没有咬边、未熔合, 表面检查没有气孔、夹渣等缺陷为合格。
使用角磨机对补焊的轴瓦表面进行初步打磨, 除去氧化膜, 打磨光滑并使其待修表面稍高于轴瓦原表面 (留刮削余量约0.3mm) 。
先修出瓦口和高压油口, 然后对待修表面逐段使用刮刀进行刮削, 随时使用直尺和轴瓦弧度样板校准表面直线度和弧度, 边校准边刮削, 直至与轴瓦原表面基本符合。对刮削刀痕用水磨砂纸进行打磨处理。
然后对研。在轴瓦表面均匀涂抹红丹, 然后将轴瓦放在主轴上小幅转动, 使轴瓦和轴反复、充分地磨擦。然后取下轴瓦, 观察表面研磨情况, 对出现的亮点 (即为高点) 用精刮刀继续刮削。反复上述对研-刮削工序, 直至亮点少且小, 基本每平方英寸1点, 而且均匀分布方为合格。
最后用金相砂纸将轴瓦合金面整体抛光, 用干净棉纱擦拭干净, 轴瓦修复工作即告完成。
修复好的轴瓦回装前还需要对轴瓦上的润滑油通道做静压试验, 试验压力高于35MPa, 保压时间20-30min, 要确保油路畅通、接口密封可靠。
再将轴瓦装入轴承座, 恢复润滑油、冷却水等配管。待棒磨机安装完成后, 在静态下启动主轴承的高压润滑系统, 检测主轴的高压浮升量为0.1mm (要求为0.1-0.15mm) , 基本满足要求。
然后进行4小时的空负荷试车, 各项参数均正常。正式投运生产后, 该棒磨机的运行状况良好, 表明这次的轴瓦修复是成功的。
摘要：大型机械运行中, 由于震动、润滑不良等原因, 常会使滑动轴承的轴瓦出现不同程度的磨损, 甚至大面积的巴氏合金层剥落, 造成机械的被迫停车。为了尽快恢复机械的正常运行, 可以采用氧-乙炔气焊对合金层损伤部位进行补焊, 然后进行手工刮研。修复后的机械运行结果表明:对于那些较大面积损伤的轴承衬进行补焊、修复是可行的。
关键词：轴瓦,巴氏合金,补焊,修复
[1] 焊接手册 (第三版) [M].机械工业出版社:2007, (1) :727-735+ (2) 977-982.
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