張翠萍

(新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013)

ZGM80輥式中速磨煤機輥套開裂原因分析及預(yù)防

張翠萍

(新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013)

中速磨煤機磨輥磨損后常采用輥套修復(fù)的方法,使舊磨輥得到多次利用,但在輥套修復(fù)過程中或修后短期內(nèi)易出現(xiàn)輥套破損及裂紋現(xiàn)象。本文結(jié)合磨煤機實際運行情況，對磨煤機磨輥修復(fù)后開裂及堆焊層脫落的原因進行分析,認(rèn)為是焊接工藝、磨煤機內(nèi)部存在的硬質(zhì)雜物等原因所致,并提出相應(yīng)的預(yù)防措施,為防止今后出現(xiàn)類似故障提供借鑒。

磨輥裂紋焊接工藝沖擊磨損

磨輥、磨盤是輥式中速磨的關(guān)鍵部件，在運行過程中,磨輥故障直接影響磨的出力甚至波及鍋爐安全穩(wěn)定運行；由于被碾磨燃煤成分復(fù)雜，常常含有一些硬雜質(zhì)，如煤矸石、鐵塊等，使得磨輥與磨盤之間的間隙不斷加大，設(shè)備運轉(zhuǎn)效率下降，能耗增高，成本增加；磨輥的穩(wěn)定運行,直接關(guān)系到整個制粉系統(tǒng)的穩(wěn)定、長周期生產(chǎn)，因此，提高磨輥與磨盤的耐磨性能成為研討的課題。

1 磨輥磨損情況

1.1ZGM80輥式中速磨煤機工作簡介

某電廠燃煤機組的鍋爐為華西能源公司生產(chǎn),額定蒸發(fā)量為520t∕h。每臺爐配備4套正壓直吹式制粉系統(tǒng),磨煤機選用北京電力設(shè)備廠ZGM80中速輥盤式磨煤機，標(biāo)準(zhǔn)出力39t∕h，磨盤軌道節(jié)圓直徑1600mm，磨盤轉(zhuǎn)速38.3r∕min，磨輥直徑1160mm。其碾磨部分是由轉(zhuǎn)動的磨環(huán)和三個沿磨環(huán)滾動的固定且可自轉(zhuǎn)的磨輥組成。需粉磨的原煤從磨機的中央落煤管落到磨環(huán)上，旋轉(zhuǎn)磨環(huán)借助于離心力將原煤運動至碾磨滾道上，通過磨輥進行碾磨。一次風(fēng)通過噴嘴環(huán)均勻進入磨環(huán)周圍，將經(jīng)過碾磨從磨環(huán)上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨機上部的分離器，粗粉被分離出來返回磨環(huán)重磨，合格的細粉被一次風(fēng)帶出分離器。難以粉碎且一次風(fēng)吹不起的較重石子煤、黃鐵礦、鐵塊等通過噴嘴環(huán)落到一次風(fēng)室，被刮板刮進排渣箱，由人工定期清理。

1.2 故障描述

2013年10月在機組檢修過程時發(fā)現(xiàn)#1～4磨煤機磨輥磨損嚴(yán)重，因檢修工期原因，磨輥采用多相強化型高鉻鑄鐵明弧藥芯焊絲在線修復(fù)，在立磨磨輥襯板不拆除的情況下，在磨煤機內(nèi)部實施明弧堆焊修復(fù)。

2014年1月，運行中發(fā)現(xiàn)磨煤機內(nèi)部有異音，在機組臨修期間對磨煤機內(nèi)部進行檢查，發(fā)現(xiàn)#2磨輥輥套周圍焊材有開裂脫落現(xiàn)象，在裂口附近，堆焊材料脫落嚴(yán)重，其中一處裂紋長度約40cm，磨煤機內(nèi)部揀出最大有150cm×100cm×70cm的鐵塊（見圖1）。

圖1

1.3 多相強化型高鉻鑄鐵明弧藥芯焊絲

是一種較為典型的高鉻鑄鐵成分的焊絲。適用于低沖擊強磨料磨損的場合，在高鉻鑄鐵中，作為耐磨損最重要的金相組織，是高鉻碳化物，其周圍的基體組織，可以是奧氏體，也可以是馬氏體。當(dāng)基體組織是馬氏體時，有利于耐高應(yīng)力磨料磨損。在高碳高鉻條件下，有利于形成粗大的六角形截面的過共晶針狀碳化物顆粒，這些顆粒扎根于基體之中，稱之為強化相。由于添加MO、W、Si等元素，屬多相強化型馬氏體高鉻鑄鐵。在耐高應(yīng)力磨粒磨損方面，在各類型的高鉻鑄鐵中最強，可顯著提高耐磨件的使用壽命，修復(fù)后的磨輥使用壽命可保持8000～10000h。

2 故障的處理、原因分析及預(yù)防措施

2.1 處理

在發(fā)現(xiàn)磨輥開裂的問題后，及時聯(lián)系維護修復(fù)單位進行在線搶修，3天后設(shè)備恢復(fù)正常運行。磨輥見圖2。

圖2

2.2 原因分析

（1）由于磨輥的在線修復(fù)，工作現(xiàn)場環(huán)境條件有限，焊接工藝受到較大影響，焊接質(zhì)量不高，加之驗收方經(jīng)驗不足，焊道壓合不均勻。

（2）高鉻鑄鐵在與磨輥基體焊接時，如工藝上把握不好，很容易出現(xiàn)整體性裂紋，使堆焊層與基體連接不良，導(dǎo)致塊狀脫落。

（3）電弧焊接工藝本身的特點是熱源溫度高度而集中,焊接過程中填充金屬迅速熔化與結(jié)晶冷卻,整個焊接區(qū)域受熱不均造成極大的溫度梯度,從而產(chǎn)生很大的焊接內(nèi)應(yīng)力,由于堆焊件相對較大,焊縫、熔合區(qū)的冷卻速度很快，形成大量的碳化物的析出，極易形成裂紋。一旦形成整體性或穿透性的裂紋，使用時間就會不長，運行中焊件就容易整體脫落或掉塊。

（4）奧氏體和馬氏體混合在高應(yīng)力情況條件下，不容易出現(xiàn)脫塊，但單相強化不具備耐高沖擊應(yīng)力磨損，磨煤機內(nèi)部鐵件等異物不能及時排除，導(dǎo)致磨輥對鐵塊反復(fù)進行碾磨，直接影響了修復(fù)后磨輥的使用周期。

（5）在進入磨煤機熱風(fēng)的作用下，磨輥在開停磨時還受到溫度變化的作用產(chǎn)生較大應(yīng)力，特別是冬季，磨輥表面會在零下幾度的狀態(tài)中幾分鐘內(nèi)迅速上升到100～200℃，這會使磨輥在熱應(yīng)力、熱處理殘余應(yīng)力和作用下，易在有鑄造缺陷且磨輥與輪轂有配合間隙的部位發(fā)生開裂。

（6）原煤送進時物料中的高硬度礦物雜質(zhì)還對磨輥表面產(chǎn)生沖擊力，嚴(yán)重時造成劃傷，磨輥與磨盤接觸邊緣與原煤產(chǎn)生的剪切力，磨機在粉磨物料時受到的反作用力，這些力共同作用，使耐磨件表面溝壑與脊隆交替變換，導(dǎo)致了裂紋的形成和擴展，最后磨輥表面金屬以片狀磨屑形式斷裂脫落，其過程都是屬于多次塑變的磨損機理。

2.3 預(yù)防措施

（1）焊接過程中，必須控制好焊接工藝，并在堆焊過程中消除大裂紋的出現(xiàn)，杜絕塊狀脫落。對于堆焊修復(fù)可能產(chǎn)生的風(fēng)險，比如堆焊層脫落以致達不到使用壽命，嚴(yán)重的如夾渣、氣孔等內(nèi)部缺陷的存在還會產(chǎn)生由此帶來的堆焊斷裂風(fēng)險，在堆焊中做好驗收工作，避免驗收不到位導(dǎo)致運行中產(chǎn)生缺陷。

（2）設(shè)計煤質(zhì)與實際煤質(zhì)存在差異，磨煤機停運時間較短，磨煤機運行中加強監(jiān)視運行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)磨煤機內(nèi)部異音和振動增大時，首先要排石子煤，如異物無法排除，振動異音無法消除，即使影響負荷，也要及時停運磨煤機檢修處理，未查明原因不能帶病運行。

（3）輸煤系統(tǒng)的除鐵設(shè)備保證正常運行，定期檢查減少大塊鐵件進入磨煤機內(nèi)部的可能性。

（4）按照磨煤機維護說明書，定期對磨煤機內(nèi)部進行檢查，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，避免問題的擴大化。

（5）冬季磨煤機停運檢修時，適當(dāng)增加磨煤機停運內(nèi)部檢查及開磨的暖磨時間，避免磨煤機內(nèi)部冷熱的急劇交替，從而減少因熱應(yīng)力導(dǎo)致的磨輥開裂。

3 結(jié)語

應(yīng)用在線堆焊修復(fù)磨輥及耐磨部件，使其表面層具有更好的耐磨損、耐腐蝕、高抗熱疲勞性等特點，保證質(zhì)量和修復(fù)后的使用壽命，能大大提高生產(chǎn)效率，同時也降低了更換磨輥的成本；在過程中必須對設(shè)備運行及維護情況的數(shù)據(jù)進行詳細的分析，才能找到故障產(chǎn)生的具體原因，從而更快、更有效的對故障進行處理，將機組的損失減到最小。

性能與使用壽命，經(jīng)比較對于新的鑄造磨煤輥當(dāng)磨損量達到35mm時,工作時間為5000h到6000h;修復(fù)再制造后的磨煤輥工作12000h以上,磨耗小于30mm,因此,修復(fù)后的磨煤輥使用壽命比鑄造新磨輥提高1倍,而成本卻為原鑄造磨輥的1∕3；為企業(yè)創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。

[1]ZGM80中速輥式磨煤機使用維護說明書，北京電力設(shè)備廠.

[2]電廠磨煤機耐磨件堆焊技術(shù)導(dǎo)則DL/T903-2004.

[3]曹朝霞,丁振波,王東,磨煤輥明弧堆焊修復(fù)技術(shù)[J].鑄造技術(shù)，2009,30（3）.

收稿：2015-05-11

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.036