[摘要] 电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。本文采用电火花堆焊工艺成功修复汽轮机发电机转子密封段轴径磨损缺陷，并顺利通过两年半运行试验。另外还完成汽轮机汽缸密封面修复、热网循环主轴磨损面修复。到目前为止，采用该工艺已成功修复相关类型转子近二十根，相关部件几十件，获得巨大经济效益和社会效益。
关键词：电火花堆焊、电厂、磨损、修复
1.引言
电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。近二十年是我国电力发展史上发展最快，成就最大的时期。截止到1998年，我国电力装机容量达到277 289MW，全年发电量达11 576亿千瓦小时，全国大型火力发电厂（装机容量1000MW以上）已达68家[1]。
随着电厂数量增加、单机容量和参数不断提高，机组维护、修复也日趋复杂重要。作为汽轮机发电机组心脏部件——发电机转子，其运行精度高，运转速度快，制造成本高，一旦损坏，将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。曾采用热喷涂、氩弧焊、贴片机、电刷镀等多种工艺进行修复 [2]，但修复后的实际实用效果均不令人满意。
本文采用中国农业机械化科学研究院表面工程技术研究所研制生产的DZ-1400型电火花堆焊设备（简称 ESD）对磨损的发电机转子密封段轴径现场修复，获得满意效果和成功经验，现已完成近二十根磨损转子轴径的修复，其中修复后运行时间最长的已超过两年半。实践证明，电火花堆焊工艺在电厂部件的修复中发挥重要作用，产生出巨大经济效益和社会效益。
2.发电机转子轴径的磨损[3]
0.125mm。一但轴径磨损或拉伤，密封层中油压难以维持均衡，氢气就会泄露，轴径与瓦间密封层被完全破坏，转子的高速运转受到阻碍，严重时可导致机组不能工作。图1是转子轴径磨损后的示意图3.电火花堆焊及相关工艺比较~为保证转子高速运行和冷却效果，转子轴与瓦间由氢气、油、水组成的三级密封层。运行中轴径与轴瓦的间隙保持在0.075电火花堆焊工艺有别于焊接、喷涂或元素渗入等工艺。简单地讲，是介于它们中间的工艺，间有焊接等工艺的一些特点，又有热输入量小、焊层与母材冶金结合等独特优点的工艺。在某些特殊要求应用上，电火花堆焊工艺弥补了其他工艺的不足（工作原理另文发表）。表1是电火花堆焊工艺与其他工艺比较。
图2、3分别电火花堆焊工作示意图和堆焊层的截面金相照片。
3.试验与结果
3.1 试样的制备
50mm。′10mm′根据转子轴径的通用材料，选择35CrMoA作为试样基体材料，尺寸为25mm
6.0mm的因康镍高合金棒作为堆焊电极，化学成分如表2。′3.2mmf堆焊电极材料的选择是根据工厂要求：堆焊层硬度与基体一致，具有自润滑、自磨光、抗气蚀特性与高合金含量。选择规格为
表1 工艺比较
车削法电刷镀贴片法电火花堆焊
优点 1. 加工精度高 1. 适合现场处理
2. 费用低
3. 保证原设计尺寸 1. 适合现场处理
2. 效率高 1. 现场施工
2. 周期短
3. 保证原尺寸
4. 结合强度高
5. 残余应力极小
缺点 1. 轴径尺寸减小
2. 需要重新配瓦、零件互换性差。
3. 周期长、费用高、现场处理难度大 1.结合强度低
2.镀层厚度有限
3.铜镀层耐磨性能差，且容易形成原电池腐蚀。 1. 贴片层间孔隙率高
2. 结合强度低 1. 效率较低
表2 堆焊电极成分
Ni Cr Fe Mo Mn Si Other
70 14 4.5 --- 7.8 0.5 Bar
3.2 试验分析
用砂纸、铜丝刷清除试样表面的氧化物，然后用丙酮溶液清洗试样表面油污。将试样基体与电火花堆焊机的地线紧固连接，在试样表面堆焊，堆焊厚度为1mm。
3000），可知：′电火花堆焊后，用线切割方法获得堆焊层截面，并制备金相试样。图5是堆焊层截面金相照片（
（1）堆焊层无气孔、氧化物夹渣、裂纹等焊接缺陷。
（2）堆焊层、母材过渡层的晶粒细小，无长大倾向。
（3）堆焊层组织为极细小柱状晶结构，证明该堆焊层具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。
︳堆焊层︱︱基体︱
3000）′图4堆焊层金相（图5热影响区的测定图6显微硬度测定
基体的显微硬度测定，可知堆焊层、热影响区的平均硬度为HV220，这与基体硬度极其接近。T热影响区Tm。这不仅证明电火花堆焊可得到与母材良好冶金结合的堆焊层，还显示堆焊热影响区极窄，焊接残余应力可忽略不计。图6是堆焊层m图5是堆焊层Ni、Cr元素的能谱分析，经测量，电火花堆焊的热影响区厚度仅为10
3.3 结果
m），堆焊层硬度与基体硬度相符。上述分析结果符合电站方面对电机转子轴径修复的要求。图7、8是修复后的发电机转子轴径。m试验证明，采用电火花堆焊工艺堆焊因康镍合金，堆焊层与母材冶金结合，无焊接缺陷。焊后热影响区极窄（当堆焊层达到1mm时，热影响区仅为0.01
图7 堆焊后的转子轴径图8 研磨抛光后的转子轴径
4. 电厂其他部件应用
近两年，采用电火花沉积堆焊工艺成功解决电厂关键部件的修复及表面强化问题，如汽轮机汽缸密封面冲蚀修复，热网循环泵主轴磨损面修复等。图9、10分别是采用电火花堆焊工艺修复的工作照片。
5. 结论
1. 电火花堆焊层与母材冶金结合，堆焊热影响区极窄，残余应力可忽略不计。
2. 采用电火花堆焊工艺对电厂关键部件损坏进行修复，可在线操作，工艺简单。补焊后加工量小，减少停机时间。
3. 电火花堆焊工艺在电厂具有广泛的应用前景，蕴藏着巨大经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 电力可靠性管理中心，全国大机组手册[M]，1998，4
[2] 电站焊接技术展望[C]，中国电机工程学会建会六十周年学术报告论文专集
[3] Williams A,D.,Humphries J.L.第十五届国际热喷涂大会（ITSC’98）论文精选