ZGM95G磨煤机磨辊及磨盘衬瓦堆焊修复技术学习体会

文献概况与工程背景

宫俊峰在《焊接技术》2009年第38卷第10期发表的这篇文章，聚焦于北京京能热电股份有限公司ZGM95G型中速磨煤机磨辊及磨盘衬瓦的堆焊修复问题。磨煤机作为火电厂制粉系统的核心设备，其磨辊与磨盘衬瓦直接承受煤粉与金属部件之间的强烈冲击、滑动磨损和研磨作用，属于典型的"高应力—高磨损"工况零部件。原文从磨损机理出发，系统分析了使用高铬铸铁型自保药芯堆焊焊条进行修复的工艺方案，对焊接性、工艺参数和施工控制要点进行了讨论。

对于从事电厂设备维护或耐磨堆焊修复的技术人员而言，这类文献具有极高的实用参考价值。在实际工程中，磨辊和磨盘衬瓦的更换不仅涉及昂贵的备件采购，更涉及停机时间带来的发电损失，因此堆焊修复技术往往成为优先选择的解决方案。

磨损机理与修复思路

磨辊与磨盘衬瓦的失效模式

ZGM95G磨煤机磨辊及磨盘衬瓦在工作过程中主要承受三种形式的磨损：

1. 冲击磨损：煤块在进入磨盘时产生的高速冲击导致表面材料剥落。
2. 滑动磨损：煤粉在磨辊与磨盘之间被研磨时产生的相对滑动，造成表面材料的渐进式磨除。
3. 研磨磨损：煤中硬质矿物颗粒（如石英、刚玉等）嵌入接触面后对基体产生的微切削作用。

原文指出，磨辊与磨盘衬瓦的原始材料虽具有较好的耐磨性，但在长期服役后表面硬度下降、微观组织退化，导致耐磨性能急剧恶化。修复的核心目标是通过堆焊恢复甚至提高表面的耐磨性能，同时保证堆焊层与基体之间的冶金结合强度。

高铬铸铁型自保药芯焊条的选材逻辑

高铬铸铁（High-Chromium Cast Iron）堆焊材料之所以被选为修复材料，源于其以下优势：

• 高硬度：回火后硬度可达HRC58~62，远高于普通碳钢基体。
• 优良的抗冲击磨损性能：碳化物以M7C3和M23C6为主，在韧基体中均匀分布，能有效抵抗冲击剥落。
• 自保药芯设计：药芯焊条在焊接过程中形成保护渣层，减少气体侵入和飞溅，适用于现场施焊环境。
• 良好的焊接性：相比硬面堆焊常用的高碳高铬焊条，自保药芯焊条的裂纹敏感性较低，适合大厚度工件的现场修复。

焊接工艺与施工控制要点

典型工艺参数

根据文献描述及工程实践经验，ZGM95G磨辊及磨盘衬瓦的堆焊修复工艺参数可归纳如下：

关键施工控制要点

在实际修复施工中，以下控制要点至关重要：

• 焊前准备：彻底清除磨辊及磨盘衬瓦表面的氧化皮、煤粉残留、油污等，采用碳弧气刨或砂轮打磨至露出金属光泽，必要时进行渗透检测确认无裂纹。
• 预热与层间温度控制：大厚度工件（壁厚>50 mm）应进行局部预热，预热温度100~200°C，层间温度控制在150°C以下，防止冷裂纹和热裂纹。
• 焊接顺序：对于环形工件（如磨辊），应采用对称分段退焊法，从焊缝两端向中间或交替焊接，减少焊接残余应力和变形。
• 锤击处理：每焊完一道或一层后，趁热用圆头小锤均匀锤击焊缝表面，使焊道产生塑性变形，释放部分焊接应力，减少裂纹倾向。
• 焊后热处理：对于大厚度或高拘束度工件，焊后可进行消应力退火处理，温度500~550°C，保温2~4小时，炉冷至室温。

堆焊层质量评估与寿命验证

修复后的质量评估应遵循以下标准和方法：

工程实践中的思考与启示

在实际参与电厂设备堆焊修复的工作中，我深刻体会到以下几点：

第一，堆焊修复并非简单的"补焊"，而是一个涉及材料匹配、工艺优化和质量控制的系统工程。磨辊和磨盘衬瓦的修复质量直接决定了修复后的使用寿命，而使用寿命又直接影响电厂的经济效益。文献中提到的"提高使用寿命、降低生产成本"并非空话，而是有精确的经济学支撑的。

第二，现场修复与工厂修复存在显著差异。现场环境往往不具备恒温恒湿条件，工件位置固定不便翻转变形，因此对焊接工艺的适应性要求更高。自保药芯焊条的优势正是在于其对现场环境的适应性强，无需外部保护气体，操作灵活性高。

第三，修复后的跟踪监测同样重要。建议在修复后的磨辊和磨盘衬瓦上设置标记，记录修复时间、工艺参数和焊材批号，并在后续运行中进行定期磨损量测量，建立磨损曲线数据库，为后续修复提供数据支撑。

第四，在FMEA（失效模式与影响分析）视角下，堆焊修复的潜在失效模式包括：堆焊层剥落、堆焊层开裂、堆焊层与基体界面剥离、堆焊层硬度不足导致过早磨损等。针对每种失效模式，应在修复前制定相应的预防措施，在修复后制定相应的检测方案。

总之，这篇文献虽然发表于2009年，但其所阐述的堆焊修复技术原理和工艺方法至今仍然适用。对于从事电厂设备维护的技术人员而言，掌握高铬铸铁型堆焊修复技术，是保障制粉系统可靠运行、降低检修成本的关键能力之一。