锅炉是火力发电的动力源。排粉机、 引风机(统称风机)是锅炉机组中的重要组成设备。排粉机用于输送煤粉；引风机用来抽吸烟气，使其经烟囱排烟。电厂锅炉机组的风机叶轮，在工作过程中，因转速高(1 480 r/min 以上)，且承受一定的风压，叶片会受到尘埃颗粒及烟气的摩擦与腐蚀作用，一般运行 7 个月左右，**会发生叶片被冲刷磨穿现象，导致叶轮寿命下降，需要停机检修。这会造成相应的锅炉机组停止运行，不仅增加了工人维修的劳动强度，加大了装拆费用、 备品备件用量及相应费用，更为严重的是停机会影响发电量，造成严重的经济损失及社会影响。
     如何提高风机叶片的寿命(**起码在锅炉的一个大修期内不发生磨损破坏)，是迫切需要解决的一个重要问题。作者根据风机使用的工作条件，对叶片磨损原因进行了分析，基于提高叶轮叶片寿命的需要，对叶片表面进行强化处理。选择了堆焊方法及堆焊材料，确定了堆焊工艺，并应用于生产实际，取得了令人满意的效果。            
   风机叶轮结构及技术要求
锅炉机组的风机规格一般不统一，叶轮直径在 (1 600～2 000) mm 之间。    

对叶轮的技术要求：
(1) 后盘不平度≤0.5/100；
(2) 后盘外圆处端跳偏差≤4 mm；
(3) 圆盘外圆处径跳偏差≤3 mm；
(4) 锥形前盘外圆处端跳偏差≤6 mm；
(5) 叶片出口工作面对后盘的不垂直度偏差≤1/100；
(6) 经静、 动平衡校正。

2　叶片强化方法及材料的选择

磨损是一种与材料表面状态有关的现象。要提高叶轮的寿命，必须对叶片表面进行强化，使其能经受住磨损。

2.1　磨损原因分析

      已磨损叶片的表面状况，发现磨损**严重的部位已成豁口状(局部磨穿)，稍严重部位已磨成薄刃状，其他部位的表面磨成一道道微细沟槽。根据现场工作条件，判定叶轮受到磨料磨损、 冲蚀磨损、 热磨损等多重作用。其中，主要是受到磨料磨损，即微小的尘埃和煤灰等颗粒，在风压作用下，对高速运转的叶片表面进行了显微切削，造成了叶片的磨损。

2.2　选择强化方法

**一般情况而言，对工件表面进行强化的方法有多种，如渗碳、 刷镀及等离子喷涂等。针对风机的使用工况及现场条件，可行的方法仅有氧乙炔喷焊及电弧堆焊。

在试板上分别进行了氧乙炔喷焊与电弧堆焊的对比试验。喷焊(喷涂后重溶)加热速度慢、 加热时间长，导致试件变形严重，但稀释率较低；而电弧堆焊加热时间短，试件变形较小，但稀释率较高。因叶轮的形状及刚度等原因，叶轮变形后校形较困难，加之在生产制造叶轮的过程中，叶轮本身已有一定的制造偏差，故为****叶轮的尺寸及形位偏差这一基本要求，采用变形较小的电弧堆焊方法。
           堆焊工艺

工艺是影响堆焊质量的重要因素。根据对叶轮的要求，把堆焊叶片的工艺****放在了降低稀释率和减少焊后变形这两个方面。

3.1.1　降低稀释率

堆焊层的稀释率，反映了堆焊层中母材熔入数量的百分比。叶轮母材一般为 Q235 或 16 Mn。母材熔化后对耐磨合金材料起稀释作用，会降低堆焊层合金化的效果，影响耐磨性。

在****母材与耐磨合金相互熔合的前提下，降低稀释率**是减少母材熔化量。为此，在正式堆焊叶轮前，进行了工艺试验。作者分别采用不同规范参数对各组试件堆焊，然后比较各组的硬度值结果，选择出较理想的工艺规范。

试验时，把试件分成 6 组，每组 3 块试板，试板尺寸为 120 mm×50 mm×6 mm；材质与叶轮相同，均为 Q235；耐磨合金粉块尺寸为 90 mm×30 mm× 3 mm；使用 AX1-500 直流弧焊机，采用直流正接(正接较反接熔深浅)；用直径 10 mm 碳精棒作电极(电极直径大，可减小电流密度)；特制加长焊把(减少碳弧对人体的烘烤)。每块试板上堆焊一块耐磨合金粉块，堆焊层硬度值按每组试件平均值记录。

工艺规范对堆焊层硬度的影响
        试件组         电流I/A         电压 U/V         焊接时间         硬度(HRC)         1         280～300         25～30         2′15″         54         2         300～320         25～30         1′50″         58         3         330～350         25～30         1′30″         61         4         360～380         25～30         1′20″         53         5         400～420         25～30         1′05″         58         6         430～450         25～30         58″         56

采用第 3 试件组的工艺规范效果****。

为减少母材熔化量，应注意使堆焊电流减小、 电压降低、 堆焊速度加快；但堆焊电流过小，会使耐磨合金粉块不易熔化，导致堆焊速度减慢。欲使堆焊速度加快，又需加大堆焊电流。这一矛盾只有通过试验才能找到****组合。

焊工操作时需注意以下两点：

(1) 电弧摆动幅度尽量小，以刚超出粉块边缘为宜，但不可咬边；
(2) 采用坡度为 5°～10° 的下坡焊，使熔池流动方向与施焊方向一致。

3.1.2　控制叶轮变形量

堆焊后的叶轮，在验收时不仅需作静、动平衡试验，还需各表面的尺寸、 形状及位置满足偏差要求。由于堆焊会使叶轮受热不均匀，产生焊接应力，导致焊接变形等，故还需采取适当工艺措施，才能把叶轮变形控制在公差范围内。

在堆焊时采取了以下工艺措施：

(1) ****焊接顺序

在每一叶片上堆焊完一块粉块后，转动叶轮，在对称叶片相应位置，堆焊另一粉块。如此循环往复，直至把各叶片堆焊完毕。以此顺序堆焊，可使叶轮前、 后盘均匀收缩，并可避免热应力过于集中，减少焊接变形。
2) 锤击焊缝

叶轮变形是由于堆焊层在冷却过程中发生纵向、 横向收缩造成的。每堆焊完一粉块，用小锤轻击，延展堆焊层，可补偿部分收缩量，减少变形。

(3) 减少线能量

减小线能量能使叶片受到的热输入量减少，热应力变小。这与降低稀释率的要求是一致的。

3.2　结　果

采用上述工艺措施，对叶轮进行堆焊。焊后检查，叶轮变形量在技术要求范围内，并用便携式硬度计对各叶片堆焊层进行抽查，测得各点 HRC>56。
电厂运行表明，堆焊后的风机叶片寿命提高 4 倍左右，避免了叶轮在锅炉的一个大修期内，因叶片磨损而造成更换或修理，****了机组的正常工作，取得了良好的经济效益和社会效益。

4　结　论

经实际生产考验，该堆焊技术是切实可行的，可以大大提高风机叶片的使用寿命，该技术适用于承受磨料磨损的其他工件。