排粉机叶轮磨损机理及防磨堆焊学习体会

文献概况与研究背景

本文发表于1999年《佳木斯大学学报（自然科学版）》第17卷第2期，作者为彭振伟、刘永生、王力、王宗玉，分别来自佳木斯市政公司和佳木斯发电厂，页码为127至129页。文章分析了排粉机叶轮的磨损机理，认为磨损部位呈犁沟状是劣质煤中的石英、长石颗粒所致，并采用特堆707碳化钨电焊条对叶轮进行防磨堆焊，介绍了具体的堆焊工艺。分类号为TM621和TG455，关键词涵盖排粉机、叶轮、磨损、堆焊、发电设备及防磨。

排粉机是燃煤电厂锅炉风烟系统中的重要设备，其主要功能是将磨煤机磨制后的煤粉从磨煤机中排出并输送至燃烧器。在运行过程中，排粉机叶轮长期承受高温含尘气流的冲击和摩擦，磨损严重。特别是当燃煤品质较差、含灰量高时，煤粉中的硬质颗粒（如石英、长石等）对叶轮叶片的磨损作用尤为剧烈，导致叶轮叶片减薄甚至穿孔，严重影响排粉机的运行效率和安全性。

磨损机理分析

排粉机叶轮的磨损机理是制定防磨对策的基础。根据磨损形态和工况条件，排粉机叶轮的磨损可分为以下几类：

本文作者指出，排粉机叶轮磨损部位呈犁沟状，这是典型的磨粒磨损特征。犁沟状磨损是由于煤粉中的硬质颗粒（石英硬度HV1200至HV1400，长石硬度HV600至HV700）在气流携带下高速撞击叶轮表面，硬质颗粒在金属表面刻划出沟槽所致。这种磨损形态与磨损部位的位置密切相关：叶轮叶片前缘和迎风面承受的直接冲击最强烈，磨损最严重；叶片后缘和背风面主要承受气流的冲刷作用，磨损相对较轻。

磨损机理的分析需要综合考虑颗粒特性、气流条件和基体材料性能三个方面的因素。颗粒特性包括硬度、粒度、形状、浓度等；气流条件包括速度、温度、湿度、含尘量等；基体材料性能包括硬度、韧性、耐磨性等。只有全面分析这些因素，才能准确判断磨损类型，制定有效的防磨对策。

防磨堆焊工艺方案

针对排粉机叶轮的磨粒磨损问题，本文采用特堆707碳化钨电焊条进行防磨堆焊。特堆707是一种碳化钨堆焊焊条，其堆焊层硬度可达HRC60至HRC65，具有优异的耐磨性能。碳化钨颗粒（WC）的硬度高达HV2800至HV3000，远高于石英和长石，能够有效抵抗磨粒磨损。

堆焊工艺的实施需要遵循以下关键步骤：

第一步，基体表面处理。对磨损严重的叶轮叶片进行清理，去除氧化皮、铁锈、油污等杂质，必要时进行打磨或喷砂处理，确保基体表面清洁。对于磨损过深或已穿孔的部位，需先进行补焊修复，恢复叶片的几何形状。

第二步，过渡层堆焊。在基体与耐磨层之间堆焊一层过渡层，过渡层材料应选择与基体材料相容性好、与耐磨层结合力强的合金。过渡层的厚度通常为1至2毫米，其作用是减少基体与耐磨层之间的热膨胀系数差异，提高结合强度。

第三步，耐磨层堆焊。采用特堆707碳化钨电焊条堆焊耐磨层，堆焊层厚度通常为3至5毫米。堆焊时应采用多层多道焊方式，每道焊层厚度控制在2至3毫米以内，避免单道焊层过厚导致碳化钨颗粒偏析或熔池流动性差。

第四步，焊后热处理。堆焊完成后进行300至400摄氏度的去应力退火热处理，保温时间根据工件厚度确定，通常为每25毫米厚度保温1小时。去应力退火可以消除堆焊过程中产生的残余应力，防止堆焊层在使用中开裂。

工程应用效果与经验总结

排粉机叶轮防磨堆焊在电厂运行实践中取得了显著效果。根据工程应用经验，采用特堆707碳化钨电焊条堆焊后的叶轮，其耐磨寿命相比原设计材料可提高3至5倍，大幅减少了叶轮更换频率和停机维护时间，提高了锅炉运行的连续性和安全性。

在实际应用中，需要注意以下关键问题：

第一，堆焊层与基体的结合质量。碳化钨堆焊层的韧性相对较低，如果结合强度不足，在冲击载荷作用下可能发生堆焊层剥落。提高结合质量的关键在于严格控制过渡层堆焊工艺和焊后热处理工艺。

第二，堆焊层的均匀性。由于碳化钨颗粒密度大（15.6克每立方厘米），在熔池中容易沉降，导致堆焊层上部碳化钨含量低、硬度低，下部碳化钨含量高、硬度高。控制堆焊层的均匀性需要优化焊接参数和堆焊方式。

第三，堆焊层的厚度控制。堆焊层过薄，耐磨寿命不足；堆焊层过厚，则增加了叶片的重量和气动阻力，可能影响排粉机的运行性能。通常堆焊层厚度控制在3至5毫米为宜。

第四，运行维护管理。即使进行了防磨堆焊，排粉机叶轮在运行中仍会缓慢磨损。应建立定期检查制度，监测叶轮叶片的磨损情况，及时安排修复，避免磨损过深导致叶片穿孔或断裂。

排粉机叶轮防磨堆焊技术的成功应用，体现了焊接技术在电力设备维护中的重要价值。对于从事电厂设备维护的工程技术人员而言，深入理解磨损机理，合理选择堆焊材料和工艺，是提高设备可靠性、降低维护成本的关键。在当前的节能降耗和安全生产要求下，防磨堆焊技术将继续在电力、冶金、矿山等行业发挥重要作用。