φ2.4m×8m磨机端盖裂断原因分析及修复

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1、Φ2.4m×8m磨机端盖裂断原因分析及修复Φ2.4m×8m磨机端盖裂断原因分析及修复作者：单位:[2008-10-9]关键字:磨机-断裂-原因分析-修复摘要:　　1、引言　　广州市石井水泥厂使用两台Φ2.4m×8m开流生料磨，于1993年11月安装完毕，然后投入生产运转。1995年4月24日发现进料端端盖与补强板外圆的焊缝开裂约1500mm长，占此圆周长的26.3%。发现时，在Φ1880mm圆上端盖钢板已裂透，最大裂缝宽度达到2mm，从磨内往外可以看见亮光。经过修复，于5月4日开磨，运转相当平稳。开磨后，

2、已安全运转了一年多，端盖没有变形，产量没有降低，保证了生料的供应。　　2、端盖断裂的原因分析　　2.1裂纹的形貌和位置　　端盖裂纹的位置和形貌见图1。　　裂纹发生在端盖2与补强板3焊缝的边缘Φ1880mm的圆周上，穿过10个孔距。补强板外圆直径为Φ1820mm，厚度为15mm，设计角焊缝高度为15mm。通过观察可见，焊缝表面及边缘十分粗糙，与端盖衔接部位凸凹不平，且咬肉严重，深度一般都在1.0mm左右。裂纹连续时总长约为1500mm，发现时裂缝的最大宽度达2mm，往外冒灰，即端盖整个裂透。图1端盖裂纹的位

3、置和形貌1.筒体;2.筒体端盖;3.补强板;4.中空轴法兰　　2.2裂纹产生的原因　　2.2.1端盖和筒体厚度过薄　　对中长磨，即长径比L/D≈3的磨机筒体厚度，日本的经验公式为δ=D/100+(5～10)，德国的经验公式为δ=D/100～D/75。按此计算，Φ2.4m×8m磨机的筒体，最薄应为δ=24mm。因为其长径比L/D=8/2.4=3.33，比3大得较多，所以应比24mm还要厚一些。如冀东水泥厂Φ4.5m×13.88m生料磨，L/D=3.08≈3.0，筒体厚度为δ=4500/100+5=50(mm

4、);Φ4.5m×15.11m水泥磨，L/D=15.11/4.5=3.36，中部筒体厚度为δ=4500/100+10=55(mm)，整个筒体厚度为50+55+50(mm)，即分别相当于D/90和D/81.8。宁国水泥厂Φ4.5m×12.96m水泥磨，L/D=2.88<3.0，其筒体厚度为δ=58+63+58(mm)，相当D/77.6～D/71.4，中间部分的筒体比经验规定的还要厚3mm。美国富乐公司为巴基斯坦设计的Φ3.66m×11.28m水泥磨，L/D=11.28/3.66=3.08，其筒体厚度为δ=50

5、mm，相当于D/73.2。淮海水泥厂Φ4.2m×13m水泥磨，L/D=3.1，筒体厚度为55+60+55(mm)，相当于D/76.4～D/70。可是石井水泥厂的Φ2.4m×8m生料磨，L/D=3.33，比3大不少，按上述经验公式计算筒体厚度起码应为29mm，相当于D/82.8，可实际上却只有18mm，相当于D/133.3。可见这台磨机的筒体厚度是相当单薄的。筒体单薄使端盖受力恶化。　　Φ2.4m×8m磨机筒体端盖厚度设计为45mm，比Φ2.2m×6.5m磨机筒体端盖还薄5mm。Φ2.2m×6.5m磨机的长

6、径比L/D=6.5/2.2=2.96，筒体端盖为50mm厚，发生裂断的现象已屡见不鲜〔2〕。有的制造厂为解决这个问题，自己将端盖加厚到60mm。而Φ2.4m×8m磨机，长径比为L/D=8/2.4=3.33，直径比2.2m大200mm，可端盖厚度却设计为45mm，可见过于单薄。筒体端盖单薄，刚度不足，应力过高。　　石井水泥厂Φ2.4m×8m生料磨的筒体和端盖过薄，是产生裂纹的根本原因和主要原因，或者说是基本原因。　　2.2.2选材不当　　裂纹发生后，通过对筒体钢板取样化验，结果含锰量为1.72%，比16Mn

7、钢板含锰量的上限值还高出0.12%，见表1。　　这说明，该磨机的钢板不是制造厂给出的A3而是16Mn，且含碳量和含锰量都在上限或超过上限。表1材料化验结果与规定化学成分的对比16Mn钢板不宜用来制造磨机的筒体，这一点现在已取得共识〔3〕。磨机筒体和端盖的受力状态与压力容器、桥梁和船舶等不同，它是受反复交变应力，其破坏型式均为疲劳破坏。筒体和端盖越裂越选用抗伸强度越高，也就是越硬的材料，结果事与愿违。越硬的材料，焊接性能越不好，抗疲劳和耐冲击能力越差。上海新建机器厂用FLS公司的图纸为巴基斯坦瓦河水泥厂30

8、00t/d的回转窑和磨机进行钢板选材讨论时，外方认为A3钢板的含碳量过高，不同意使用。对我方提出的16Mn和20g钢板，认为更不行。最后从德国进口HI钢板，其含碳量≤0.16%。　　对于受疲劳应力的磨机筒体和端盖应选用含碳量低较软的钢板材料才是正确的。选用16Mn、20g和20R钢板不仅贵约20%，使用时还容易破裂。我们在出口文莱国的Φ4.2m×11m磨机的筒体，由20g改为A3就节省了8万元左右，而且还能改善使用性能，采购方