CN104384814A - 一种火电厂汽轮机轴瓦的修复工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供火电厂汽轮机轴瓦的修复工艺，具体步骤为：首先确定脱胎部位，彻底剔除脱胎部分，并清理瓦胎，铺锡膜，挂锡，进行堆焊准备，再堆焊，并填加乌金补焊，采用刮削方法进行焊后处理，无损检测，选用渗透检测和超声波检测共同完成，传统修复工艺采用整体浇注的方法，但需要专用设备，且费用较高、工期相对较长，而采用局部补焊的工艺简单、费用低、工期短、工作量小、在现场可以直接实施，轮机轴瓦在传统上常用渗透来检验乌金复合层的熔合情况,对于非开口性的内部脱胎只能采取敲打听音的经验来判断，已越来越不适应我国大功率、高参数电站轴瓦的检验要求，因此利用渗透检验和超声波检验两种方法对轴瓦进行综合检测能提高检测灵敏度和发现缺陷的能力。

Description

一种火电厂汽轮机轴瓦的修复工艺

技术领域

本发明及一种轴瓦修复工艺，具体涉及一种火电厂汽轮机轴瓦的修复工艺。

背景技术

汽轮机轴承合金为巴氏合金，巴氏合金按化学成分分为两类，即锡基轴承合金和铅基轴承合金。锡基轴承合金是以Sn为基础，加入少量Sb，Cu所组成的合金，典型的牌号为:ZChSnSb11-6，常用于浇注重载高速和抗腐蚀要求高的轴瓦，如汽轮机和发电机的主轴瓦；铅基轴承合金是以Pb为基础加入Sn、Sb，Cu等所组成的合金，典型的牌号为ZChPbSb16-16-2，常用来制造低中载荷和低中速设备的轴承，如泵、风机、磨煤机和电动机的轴承内衬。

轴瓦基体一般是铸造成型，然后在其内表面浇铸一层薄层(1.5～7mm)乌金，形成一圈乌金复合层而组成。有径向支持轴承轴瓦和轴向推力轴承轴瓦两种。径向支持轴承轴瓦支撑着转子的重量和由于转子质量不平衡与高速转动而引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。推力轴瓦呈扇形，其作用是承担高压蒸汽作用在转子上的轴推力，并确定转子的轴向位置，使转子与静止部分保持一定的轴向间隙。汽轮机在工作时，转子高速运转(3000转/分)，将在轴瓦上产生根大的径向、轴问载荷并伴随着突发情况的冲击力作用。如轴瓦上有脱胎层等缺陷的存在，在各种外力的综合作用下，将使脱胎层等缺陷扩展，甚至造成轴瓦乌金复合层的脱落与熔化，从而引发烧瓦、停机，严重地影响发电厂的安全和经挤效益。

大型轴承在使用过程中会经常碰到轴瓦瓦面乌金损坏的情况，比如脱胎、裂纹、局部脱落或磨损以及腐蚀等，产生的原因很多，如制造时浇注质量问题、运行操作中产生的因素、检修安装方面的因素等等，而大型的轴瓦价格比较昂贵，更换成本较大，因此涉及到了如何进行修复的问题。

轴承是支撑轴进行工作的重要部件，轴瓦一般用优质铸铁或铸钢铸造，在轴瓦内部车出燕尾槽，并浇以内衬，用于制造滑动轴承内衬的合金称为轴承合金。汽轮机轴瓦运行中会出现局部脱落现象，整体更换价格昂贵，常用局部补焊的方法进行修复。汽轮机轴瓦在传统上常用渗透来检验乌金复合层的熔合情况,这种检验方式对于非开口性的内部脱胎只能采取敲打听音的经验来判断，已越来越不适应我国大功率、高参数电站轴瓦检验的要求。因此，形成一套行之有效的无损检验方法，显得至关重要。采用渗透检测与超声波检测综合使用的检验方法可取的非常好的效果，在最大程度上减少缺陷的漏判和误判，为安全生产提供有力的保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种行之有效的火电厂电机的修复工艺，

步骤1：确定脱胎部位，彻底剔除脱胎部分，并清理轴瓦的凹面，露出金属光泽，然后用热碱水清洗若干次，再用清水清洗，用氧乙炔火焰把轴瓦凹面烧一遍，在轴瓦凹面的表面涂上一层稀盐酸，停留一段时间后用清水冲洗，再用氧乙炔火焰将轴瓦均匀加热；

步骤2：在加热中用锡条在瓦胎面上摩擦，随即用刷刷瓦面，一边刷一边加锡条，直到全部轴瓦凹面挂均匀为止；

步骤3：在短时间内及时补焊乌金，把乌金熔化成Ф5～6mm的条状；加热铺锡膜后的瓦面，并用乌金条摩擦，乌金熔化并能与锡熔在一起，然后填加乌金；

步骤4：采用刮削方法恢复修复后轴瓦的原始尺寸，使修复后的轴瓦结合面达到设计要求；

步骤5：对轴瓦表面进行预清洗，施加渗透剂和显像剂，用铝舍金试块和镀铬试块进行探伤检测，最后对检测结果进行评定；

步骤6：再用数字超声渡探伤仪，小晶片纵波直探头进行检测，判定是否有脱胎层缺陷的存在。

步骤1中热碱水为1％-20％氢氧化钠或氢氧化钾，用氧乙炔火焰加热瓦面的温度为100℃-350℃；稀盐酸在瓦胎表面停留的时间为2～8分钟。

步骤2中锡条直径为4～6mm，用氧乙炔火焰将瓦胎均匀加热到250～270℃。

步骤3补焊乌金的厚度不超过乌金条的直径，宽度为乌金条直径的2～3倍，堆焊区温度为210℃～250℃，非堆焊区温度为80℃～100℃，重复操作，最后一层焊道要比轴瓦原始表面高2～3mm。

步骤6中探头检测频率选择2.1～2.7MHz的低频检测频率，以轴瓦底波波高的80％再增益10dB作为检测灵敏度，依据检测程序对轴瓦进行100％的扫查，相邻两次扫查应有至少10％的重复扫查重叠区，对于脱胎层缺陷的面积范围使用6dB法(半渡高度法)进行测定。

小晶片纵波直探头型号为2.5P10。

汽轮机轴瓦在传统上常用渗透来检验乌金复合层的熔合情况,这种检验方式对于非开口性的内部脱胎无法检验，已越来越不适应我国大功率、高参效电站轴瓦检验的要求。汽轮机在工作时，转子高速运转(3000转/分)，将在轴瓦上产生根大的径向、轴问载荷并伴随着突发情况的冲击力作用。如轴瓦上有脱胎层等缺陷的存在，在各种外力的综合作用下，将使脱胎层等缺陷扩展，甚至造成轴瓦乌金复合层的脱落与熔化，从而引发烧瓦、停机，严重地影响发电厂的安全和经挤效益。利用渗透检验和超声波检验两种方法对轴瓦进行综合检测不但具有较高的检测灵敏度而且具有较高的发现缺陷的能力，可有效的保证发电厂的安全运行，可广泛地用于汽轮机轴瓦无损检测。

附图说明

附图为无损检测及其结果的判定。

图1是本发明渗透检测的示意图。

图2是本发明超声波检测的示意图。

图3-5是本发明超声波检测的结果。

具体实施方式

本实施例用于对本发明权利要求的解释，具体的技术方案是：

确定脱胎部位，彻底剔除脱胎部分，并用钢丝刷清理轴瓦的凹面，露出金属光泽，然后用热碱水清洗3-4次，再用清水清洗，用氧乙炔火焰把瓦面烧一遍，以清除残留在细孔内的石墨和油垢，并用白布轻擦表面；

将锡加工成条状，在瓦胎表面涂上一层稀盐酸，4～6分钟后用清水冲洗并用白布擦干净，再用氧乙炔火焰将瓦胎均匀加热，在加热中用锡条在瓦胎面上轻轻摩擦，锡条能熔化即可，加热后，在瓦胎面上均匀地涂上一层氯化锌溶液，随即用细铜丝刷用力来回刷瓦面，一边刷一边加锡条，直到全部瓦面挂均匀为止，铺好锡膜的瓦胎表面呈发亮的暗银色，在1～2分钟内及时补焊乌金，不可放置时间过长以免氧化；

选择堆焊材料，用一角铁作为模具，把乌金熔化成Ф5～6mm的条状；进行堆焊，加热铺锡膜后的瓦面，并用乌金条摩擦，乌金熔化并能与锡熔在一起，然后填加乌金；

采用刮削方法恢复其原始尺寸，使修复后的轴瓦结合面达到设计要求；

首先用铝舍金试块和镀铬试块对渗透探伤剂和检测工艺进行检验，然后对轴瓦表面进行预清洗，施加渗透剂，待渗透剂渗透进轴瓦后，擦除表面多余的渗透剂，并施加显像剂，最后对渗透检测结果进行评定；

选用数字超声渡探伤仪，小晶片纵波直探头进行检测，通过示意波型显示判定是否有脱胎层缺陷的存在。

实施例1

一、补焊工艺：1清理瓦胎

(1)确定脱胎部位，然后把脱胎部分彻底剔除。

(2)用钢丝刷将轴瓦的凹面清理干净，露出金属光泽。

(3)用10％氢氧化钠或氢氧化钾清洗3次，再用清水清洗。

(4)采用现场使用的由生产厂家统一供货的瓶装氧气和乙炔，加热时用氧乙炔火焰把瓦面烧一遍，以清除残留在细孔内的石墨和油垢，并用白布轻擦表面。

2 挂锡

挂锡的目的是要增加轴承合金对瓦胎的附着力，使其紧密地结合在一起。通常采用工艺性能好的锡铅合金焊锡作为挂锡材料。

(1)把锡加工成4mm的条状。

(2)在瓦胎表面涂上一层盐酸，2分钟后用清水冲洗并用白布擦干净。

(3)用氧乙炔火焰的中性焰将瓦胎均匀加热到250-270℃，加热时，瓦胎要保持清洁。

(4)在加热中用锡条在瓦胎面上轻轻摩擦，锡条能熔化表示已达到挂锡所需要的温度。

(5)加热后，在瓦胎面上均匀地涂上一层氯化锌溶液(ZnCl2)，随即用细铜丝刷用力来回刷瓦面，一边刷一边加锡条，直到全部瓦面挂均匀为止。

(6)挂好锡的瓦胎表面应是发亮的暗银色，如果出现淡黄色或黑色的斑点，则说明挂锡质量不合格，必须返工，重新再挂。

(7)挂锡后，在1分钟内及时补焊乌金，不可放置时间过长以免氧化。

3 补焊轴承乌金准备

(1)轴承乌金的选择：轴承合金是一种摩擦系数和摩擦消耗功率都比较低的灰白色合金，铅基合金可塑性较差，所以一般采用可塑性较强的锡基合金作为堆焊材料。

(2)补焊前先用一角铁作为模具，把乌金熔化成Ф5mm条状，以适合补焊时手持操作。不允许将用过的轴承合金重新再用。

(3)为了防止堆焊时瓦体过热，导致整个乌金脱胎，补焊时，要控制好温度和选择好轴瓦的放置方向。补焊过程中温度控制到240℃左右(乌金刚熔化开始流动为宜)，要保证非堆焊区温度不要超过100℃，轴瓦体积较小时，可放置于水中进行补焊，防止非堆焊区温度过高而产生二次脱胎、变形和其它质量问题。补焊区域要尽量放置于水平位置，保证每层堆焊厚度均匀。

4 轴承合金的补焊

(1)轴承乌金的补焊质量很大程度上取决于轴承合金补焊时的温度，温度过高会增加氧化，使晶粒粗大，乌金内不同比重的各种金属容易分离，造成组织不均匀；温度过低则结合性能不良。补焊过程中温度控制到240℃左右(乌金的熔点为240℃左右，堆焊时温度控制以乌金刚熔化开始流动为宜)，要保证非堆焊区温度不要超过100℃(可用远红外测温枪测量)，轴瓦体积较小时，可放置于水中进行补焊，防止非堆焊区温度过高而产生二次脱胎、变形和其它质量问题。

(2)堆焊时，先加热挂锡后的瓦面，并用乌金条摩擦，乌金熔化并能与锡熔在一起即可填加乌金，同时向前移动。第一遍不宜太厚，以后用同样方法堆焊，直到厚度符合要求为止。补焊温度以能熔化轴承合金为准，乌金的熔点为240℃左右，焊接速度要快，一定要控制温度，切忌过热。施焊中，既要保证堆焊区新旧合金熔合，又要保证非堆焊区温度不超过100℃，防止发生脱胎和其他问题。特别是比较小的轴瓦一定要控制好温度，防止变形过大而无法使用。

(3)为了防止瓦体变形，应采用多层多道补焊。堆焊时每次厚度不超过乌金棒直径，宽度为乌金棒直径的2倍，以保证局部温度过高。

(4)补焊轴瓦乌金每一层每一道都要清理，用白布轻擦干净。

(5)堆焊时一定要使弧坑填满，缓慢收弧，以免产生气孔及裂纹。

(6)补焊轴承乌金要留够加工余量，最后一层焊道要比轴瓦原始表面高2mm，并注意在焊道与原始表面交界处不要咬边和未熔合等缺陷。

5 焊后处理

采用刮削方法恢复其原始尺寸，使修复后的轴瓦结合面达到设计要求。

二、无损检测

1、渗透检测

1.1 检测准备

(1)轴瓦的表面光洁、平整，完全符合渗透检验要求，但轴瓦表面通常有防护油层，进行渗透检验时必须清洗干净。

(2)在汽轮机安装现场，取水不便，且对环境污染较大，而且轴瓦检测工作量也不是太大，因此采用ⅡC-d的表面无损检测方法，其检验灵敏度完全可以保证检验质量。

1.2 检测实施

(1)在检验工作前，先用铝舍金试块和镀铬试块对渗透探伤剂和检测工艺进行检验。

(2)依照预清洗一施加渗透剂一清除表面多余渗透剂一施加显像剂一观察与评定的工作程序对轴瓦进行检测。

(3)若轴瓦乌金复合层有开口性缺陷存在，将有明显的显示痕迹产生，可根据显示痕迹的颜色深浅大概判定缺陷深度。较深的脱层在擦去显示痕迹后再施加显像剂，仍然还可得到较为明显的显示迹痕，显示迹痕的长度即为开口性缺陷的长度

2、超声波检测

(1)检测仪器选用数字超声渡探伤仪。

(2)由于脱胎层缺陷平行于乌金检测面，检测时选用纵波直探头。双晶纵波直探头盲区小，检测灵敏度高，但其探测厚度有限，所以检测探头可选用2.5P10单直探头探测轴瓦。由于轴瓦乌金复合层质软易被较硬物体划伤，因此在检验操作过程重要掌握好平稳，防止探头侧边缘划伤瓦面。可根据乌金瓦曲率对探头界面进行修磨，使之结合面更好，检测结果更准确。

(3)对晶片尺寸进行选定,由于支持轴承轴瓦的检测面为弧形，曲率较大，为减小耦合损失，提高探伤耦合性能，要选用小晶片探头，另一方面，小晶片探头近场区小，盲区小，有利于轴瓦探测。实践证明选用2.5P10的探头较为适宜。可根据乌金瓦曲率对探头界面进行修磨，使之结合面更好，检测结果更准确。

(4)选择检测频率，探头检测频率高，则灵敏度和分辩力也高，并且指向性好，但频率高时，近场区长度大，会造成盲区太大对探测不利。所以在能保证探测灵敏度的前提下要尽量选用较低的检测频率。实践证明选用2.5MHz的检测频率较为适宜。

(5)检测灵敏度的调节，轴瓦检测时，人工缺陷试块的制作较为复杂困难。所以在轴瓦检测中，常利用轴瓦底波来调节检测灵敏度，如图5。单直探头探测以轴瓦底波波高的80％再增益10dB作为检测灵敏度。

(6)实施检测，脱胎层的检测结果与补焊时的锡铅合金用量无关，依据检测程序对轴瓦进行100％的扫查，相邻两次扫查应有至少10％的重复扫查重叠区。对于脱胎层缺陷的面积范围使用6dB法(半渡高度法)进行测定。根据下列示意波型显示，可判定是否有脱胎层缺陷的存在：

①若只有轴瓦底波，则该区域为质量完好，无脱层，如图3。

②若无轴瓦底波，只有缺陷波多次相连，则该区域为完全脱层，如图4。

③若缺陷波多次相连，轴瓦底波下降，则该区域为不完全脱层，如图5。

实施例2：

一、补焊工艺：1清理瓦胎

(3)用10％氢氧化钠或氢氧化钾清洗4次。

2 挂锡

(1)挂锡的目的是要增加轴承合金对瓦胎的附着力，使其紧密地结合在一起。通常采用工艺性能好的锡铅合金焊锡作为挂锡材料。把锡加工成6mm的条状。

(7)挂锡后，在2分钟内及时补焊乌金，不可放置时间过长以免氧化。

3 补焊轴承乌金准备

(2)补焊前先用一角铁作为模具，把乌金熔化成Ф6mm条状。

4 轴承合金的补焊

(3)为了防止瓦体变形，应采用多层多道补焊。堆焊时每次厚度不超过乌金棒直径，宽度为乌金棒直径的3倍，以保证局部温度过高。

(6)补焊轴承乌金要留够加工余量，最后一层焊道要比轴瓦原始表面高3mm，并注意在焊道与原始表面交界处不要咬边和未熔合等缺陷。

其余步骤均与实施例1相同。

大型轴承在使用过程中会经常碰到轴瓦瓦面乌金损坏的情况，比如脱胎、裂纹、局部脱落或磨损以及腐蚀等，产生的原因很多，如制造时浇注质量问题、运行操作中产生的因素、检修安装方面的因素等等。大型的轴瓦价格比较昂贵，更换成本较大，整体浇注工艺复杂、技术要求高，需有浇注的专用设备，且费用较高、工期相对较长，而采用局部补焊的工艺简单、费用低、工期短、工作量小、在现场可以直接实施。

汽轮机轴瓦在传统上常用渗透来检验乌金复合层的熔合情况,这种检验方式对于非开口性的内部脱胎无法检验，已越来越不适应我国大功率、高参效电站轴瓦检验的要求，因此利用渗透检验和超声波检验两种方法对轴瓦进行综合检测不但具有较高的检测灵敏度而且具有较高的发现缺陷的能力，可有效的保证发电厂的安全运行，可广泛地用于汽轮机轴瓦无损检测。

Claims (7)

1.一种火电厂汽轮机轴瓦的修复工艺，其特征在于：

步骤1：确定脱胎部位，彻底剔除脱胎部分，并清理轴瓦的凹面，露出金属光泽，然后用热碱水清洗若干次，再用清水清洗，用氧乙炔火焰把轴瓦凹面烧一遍，在轴瓦凹面的表面涂上一层稀盐酸，停留一段时间后用清水冲洗，再用氧乙炔火焰将轴瓦均匀加热；

步骤2：在加热中用锡条在瓦胎面上摩擦，随即用刷刷瓦面，一边刷一边加锡条，直到全部轴瓦凹面挂均匀为止；

步骤3：在短时间内及时补焊乌金，把乌金熔化成Ф5～6mm的条状；加热铺锡膜后的瓦面，并用乌金条摩擦，乌金熔化并能与锡熔在一起，然后填加乌金；

步骤4：采用刮削方法恢复修复后轴瓦的原始尺寸，使修复后的轴瓦结合面达到设计要求；

步骤5：对轴瓦表面进行预清洗，施加渗透剂和显像剂，用铝舍金试块和镀铬试块进行探伤检测，最后对检测结果进行评定；

步骤6：再用数字超声渡探伤仪，小晶片纵波直探头进行检测，判定是否有脱胎层缺陷的存在。

2.根据权利要求1所述修复工艺，其特征在于，所述步骤1中热碱水为1％-20％氢氧化钠或氢氧化钾，用氧乙炔火焰加热瓦面的温度为100℃-350℃。

3.根据权利要求1所述修复工艺，其特征在于，所述步骤1中，稀盐酸在瓦胎表面停留的时间为2～8分钟。

4.根据权利要求1所述修复工艺，其特征在于，所述步骤2中锡条直径为4～6mm，用氧乙炔火焰将瓦胎均匀加热到250～270℃。

5.根据权利要求1所述修复工艺，其特征在于，所述步骤3补焊乌金的厚度不超过乌金条的直径，宽度为乌金条直径的2～3倍，堆焊区温度为210℃～250℃，非堆焊区温度为80℃～100℃，重复操作，最后一层焊道要比轴瓦原始表面高2～3mm。

6.根据权利要求1所述修复工艺，其特征在于，所述步骤6中探头检测频率选择2.1～2.7MHz的低频检测频率，以轴瓦底波波高的80％再增益10dB作为检测灵敏度，依据检测程序对轴瓦进行100％的扫查，相邻两次扫查应有至少10％的重复扫查重叠区，对于脱胎层缺陷的面积范围使用6dB法进行测定。

7.根据权利要求1或5所述修复工艺，其特征在于，所述小晶片纵波直探头型号为2.5P10。