中速磨煤机磨辊堆焊修复工艺研究学习体会

文献概况与核心观点

国家电力公司电力建设研究所鞠振福作者于1999年在《电力建设》第20卷第2期发表的这篇论文，针对中速磨煤机磨辊因磨损过快而失效的问题，采用特制高铬高碳药芯焊丝进行堆焊修复，获得了性能优异的耐磨层。修复后的磨辊经现场运行考核，有效提高了使用寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。

中速磨煤机磨辊的磨损机理

中速磨煤机是火力发电厂制粉系统的核心设备，其磨辊承受着巨大的压力和摩擦力，磨损是其主要失效形式。磨辊的磨损机理主要包括：

磨粒磨损

磨煤过程中，煤粉颗粒在磨辊表面滚动和滑动，对磨辊表面产生切削和犁沟作用，导致材料逐渐流失。这是磨辊磨损的主要形式，其磨损速率与磨辊硬度、磨辊表面粗糙度、煤粉颗粒硬度及粒径分布密切相关。

冲击磨损

磨辊在旋转过程中承受周期性载荷，煤粉颗粒对磨辊表面产生冲击作用。当冲击能量超过材料屈服强度时，会产生塑性变形和微裂纹，导致材料疲劳剥落。

粘着磨损

在高温高压条件下，磨辊表面与煤粉颗粒之间可能发生粘着，导致材料转移和剥落。这种磨损形式在磨辊温度较高时尤为显著。

热磨损

磨煤过程中产生的摩擦热使磨辊表面温度升高，导致材料硬度下降和氧化加速，进一步加剧磨损。

高铬高碳药芯焊丝的特性分析

文献中采用的特制高铬高碳药芯焊丝是磨辊堆焊修复的关键材料。高铬高碳药芯焊丝具有以下特性：

化学成分与组织特征

高铬高碳药芯焊丝的熔敷金属含碳量通常在2.0%~3.0%，含铬量在15%~25%。这种高碳高铬成分使得熔敷金属中形成大量M₇C₃型碳化物，这些硬质相弥散分布在铁素体或马氏体基体中，赋予堆焊层优异的耐磨性。

组织与性能

高铬高碳药芯焊丝堆焊层的典型组织为马氏体基体加弥散分布的M₇C₃型碳化物。马氏体基体提供强度和韧性，碳化物提供硬度和耐磨性。这种复合组织使堆焊层具有优异的耐磨性和抗冲击剥落能力。

堆焊层的显微硬度通常在600~800 HV范围内，远高于磨辊基材的硬度（通常200~300 HV）。这种硬度差异有利于提高堆焊层的耐磨性，同时通过基体的韧性避免脆性剥落。

堆焊工艺设计

磨辊堆焊修复的工艺设计需要综合考虑磨辊的几何形状、磨损状态、使用工况和修复要求等因素。

焊前准备

焊前准备是确保堆焊质量的基础。主要工作包括：

第一，磨辊表面清理。采用砂轮打磨或喷砂处理，去除磨辊表面的氧化皮、油污和旧堆焊层，露出新鲜金属表面。

第二，缺陷修复。对磨辊表面的裂纹、凹坑等缺陷进行修复，必要时采用补焊或机加工处理。

第三，预热处理。根据磨辊材质和厚度，采用火焰加热或感应加热进行预热，预热温度通常为150~250℃。预热的目的是降低冷却速率，减少热应力和裂纹倾向。

堆焊工艺参数

磨辊堆焊的工艺参数选择直接影响堆焊层的质量。主要参数包括：

堆焊层厚度控制

堆焊层厚度的控制是确保磨辊修复质量的关键。堆焊层过薄时，耐磨寿命不足；堆焊层过厚时，可能导致磨辊外径超差或应力过大。

在实际操作中，建议堆焊层厚度控制在5~10mm范围内，具体数值根据磨辊的磨损深度和剩余壁厚确定。对于磨损较深的磨辊，可采用多层堆焊工艺，每层厚度控制在2~3mm。

现场运行考核结果

文献指出修复后的磨辊经现场运行考核，有效提高了使用寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。这一结果表明，高铬高碳药芯焊丝堆焊修复技术是可行的，其耐磨性能满足中速磨煤机磨辊的使用要求。

经济效益分析

磨辊堆焊修复的经济效益主要体现在以下几个方面：

第一，修复成本远低于新件制造成本。磨辊的制造需要铸造、锻造、机加工等多道工序，而堆焊修复仅需焊接和少量机加工，成本可降低60%~80%。

第二，修复周期短。堆焊修复通常在数天内即可完成，而新件制造需要数周甚至数月，修复周期短有利于减少停机时间。

第三，资源节约。堆焊修复充分利用了旧磨辊的材料，减少了新材料消耗和废弃物排放，符合循环经济的理念。

社会效益分析

磨辊堆焊修复的社会效益主要体现在：

第一，减少设备故障率。修复后的磨辊耐磨性提高，减少了因磨辊磨损导致的设备故障和停机，提高了发电厂的运行可靠性。

第二，节能减排。修复旧件减少了新材料消耗和运输排放，有利于环境保护。

第三，技术积累。堆焊修复技术的推广应用，促进了焊接技术的发展和人才的培养。

工程实践启示

中速磨煤机磨辊的堆焊修复是电力行业设备再制造的重要技术。在实际工程中，建议采用以下策略：

第一，建立磨辊磨损监测体系，定期检测磨辊的磨损深度和表面状态，为修复决策提供依据。

第二，制定标准化的堆焊工艺规程，包括焊前准备、焊接参数、层间温度、焊后处理等环节，确保修复质量的一致性。

第三，建立修复质量评价体系，通过硬度测试、金相分析、耐磨试验等方法，对修复质量进行评估和验证。

第四，加强焊接人员培训，提高操作技能和质量意识，确保焊接工艺的正确执行。

学习心得与总结

通过研读本文，我对中速磨煤机磨辊的堆焊修复技术有了全面的认识。文献提出的高铬高碳药芯焊丝堆焊修复方案，通过合理的材料选择和工艺设计，有效解决了磨辊磨损过快的问题，取得了显著的经济效益和社会效益。

从工程实践角度思考，设备修复技术的推广应用需要建立完整的管理体系，包括技术标准、操作规程、质量控制、人员培训等方面。同时，修复技术的持续改进需要结合现场运行数据，通过PDCA循环不断优化工艺参数和材料配方，提高修复质量和效率。