摘要：本文结合作者多年工作经验，就燃煤电厂钢球磨煤机衬板缺陷产生的原因、预防裂纹出现的措施进行了阐述，供相关人员参考。
关键词：钢球磨煤机,衬板,缺陷,原因,对策
钢球磨煤机虽然有占地面积大、笨重、噪音大、初投资高等缺点，但对煤种的适应性广，具有连续作业率高、维修方便、煤粉出力和细度稳定、储存能力强、响应迅速、运行灵活性大、风煤比较低、不受异物影响、对原煤中所夹带的铁块等杂物也不敏感等优点，所以大多数火力发电机组仍沿用至今，但磨煤机普遍存在衬板磨损及缺陷问题。
球磨机运行时，钢球在磨制煤粉的同时对衬板也存在冲击和磨损。由于煤质、衬板和钢球材质、硬度及安装运行工况等因素的影响，磨煤机衬板普遍出现各种损坏问题。某些电厂甚至出现运行不到一年就出现衬板断裂和磨通、脱落等问题。严重的，衬板大面积脱落造成筒体变形，被迫停磨抢修，影响了机组的安全经济运行，增加了劳动强度和维修费用。
1. 影响衬板寿命的因素：
根据磨煤机运行中衬板损坏情况和对缺陷衬板的分析，可将影响磨煤机衬板使用寿命的因素归纳为以下六条：
1.1 衬板材质及热处理工艺不符合要求：
衬板材质中某些元素含量不符合有关规范要求或热处理工艺存在问题易造成衬板出现裂纹等缺陷。
1.2 设计制造及安装质量的影响：
衬板螺栓孔处应力集中，该部位易发生断裂问题。衬板不平整、筒壁变形，安装时衬板与筒壁不吻合，都易造成衬板断裂。另外，安装中螺栓紧固不规范也易造成螺栓松动或脱落，造成衬板损坏。
1.3 煤的可磨性系数影响：
煤的可磨性越差，必然造成磨煤机衬板磨损越严重。如果煤中加入过多的煤矸石，也会造成煤的可磨性差。
1.4 磨煤机衬板和钢球硬度比不合理：
如果衬板与钢球的硬度比不合理，易造成衬板磨损加快，影响衬板的使用寿命。
1.5 磨煤机运行工况的影响：
低负荷运行时，进煤量调整不当，易造成磨煤机内存煤量较少，使部分钢球直接与衬板摩擦撞击，衬板磨损加剧，衬板断裂机会大幅度增加。
1.6 消除缺陷不及时的影响：
如果出现磨煤机个别衬板断裂脱落或固定螺栓断裂时，不及时发现并消除，就会引起其他衬板的损坏，甚至导致筒体变形。
2. 衬板材质、热处理工艺及设计制造方面对衬板寿命的影响：
上述六方面因素中前两条，即衬板材质、热处理工艺及设计制造是影响衬板寿命最基本、最重要的方面，这方面的问题在安装过程中便可发现。
如某1×3 5 0 M W 燃煤电站项目，一台炉共配置有三台BBD4760型号双进双出钢球磨煤机，由国内某知名企业生产供货。磨煤机BMCR工况下最大出力为114.64t/h，所用衬板材质为ZGCr13MoVRe，合同要求衬板使用寿命大于八万小时。衬板生产由磨煤机供货商分包给了湖南一家公司生产完成。本项目的磨煤机在安装过程中先后发现99块衬板断裂，占总衬板数量的5.9%。衬板发运、断裂数量、备件情况统计如下表所示。
序号衬板型号随机备件第一批备件第二批备件第三批备件第四批备件第五批备件第六批备件第七批备件随机+已发备件断裂数量总计
1012 227 432026
202211 1 366
303212 12 2625
4 042112 13107
5 052 224 32823
6 062 213 11108
7 102 2 374
合计 1410714 21159699
据了解，本项目所用材质的衬板(ZGCr13MoVRe)，在其他项目上也有应用，也在安装过程中出现过三十余块衬板断裂情况，但是在后续运行生产情况良好。
经过分析衬板断裂照片可知，断裂的衬板中有的断裂面分成新旧两部分，即有部分断裂衬板存在旧裂纹现象。因此可推断这种衬板不是仅因为现场搬运、安装不当造成，可能是因为衬板本身已存在裂纹缺陷。因照片显示的断裂面比较平直，因此该部分有旧裂纹的断裂衬板存在的裂纹应属冷裂纹。
从理论上说，铸件裂纹一般分为三类：热裂(在铸件上有穿透或不穿透的裂纹，主要是弯曲形的，裂纹断口形状很不规则，开裂处金属表皮氧化)、冷裂(在铸件上有穿透或不穿透的裂纹，外观主要是直线的裂缝，开裂处金属表皮未氧化)、温裂(在铸件上有穿透或不穿透的裂纹，开裂处金属表皮氧化，由于气割、焊接或热处理不当所引起)。
冷裂纹产生原因主要有铸件结构不合理、铸件冷却过快、落砂、搬运、清理、机械加工和安装中的撞击等。冷裂纹可分成机械作用造成的断裂(通常出现于断面交界处，断口外貌正常，有时具有相连的锯齿状断痕)、内应力及收缩受阻造成的断裂(断口边缘平直，出现在冷却时对应力敏感的部位)两种。
衬板为铸件，本身存在冷脆性。而对ZGCr13MoVRe材质分析来看，马氏体含量高，残余奥氏体较少，具有较高的硬度和低的冲击韧性，因此ZGCr13MoVRe脆性较大。材质ZGCr13MoVRe衬板的冲击力数值不小于5J，因此这种材质耐冲击力较小。基于此种材质的冲击韧性较小的特点，从生产、验收、包装、运输、安装各个环节都应注意加强检查和保管。在搬运、吊装、安装过程中，都应轻拿轻放，严禁撞击、摔碰;严禁对衬板气割、电焊;严禁用榔头等重物大力敲击。衬板同罐体接触面不平的要使用抛光机修整后再安装。
生产中虽然进行了热处理(淬火、回火)来消除铸件内应力，然后进行了不同时段的时效处理，但仍不能完全消除。
从供货厂家提供的衬板化学实验报告中可知，按照国家电力行业标准《磨煤机耐磨件技术条件》(DL/T 681-1999)中的要求，本项目所用衬板中Si和Mo的含量偏小，这可能也是引起衬板断裂的原因之一。
衬板安装完成热态运转时，因磨煤机罐体内部温度很高，可以慢慢消除内存的残余应力，因此热态运行后因应力集中断裂的情况会有好转。
3. 延长衬板寿命的措施：
严格检查衬板的材质和硬度：
做好衬板生产过程中和出厂前的检查和检验工作，保证衬板的材质和硬度符合工艺和国家有关规范的要求。衬板出厂前应进行尺寸检查、机械性能测试、金相检验以及观察(肉眼观察衬板表面，特别是螺孔周围，看是否有裂纹)、敲击(用榔头轻轻敲打衬板，若发出杂音(不清脆)，则衬板可能存在裂纹，需认真检查)、渗水(对存在疑问的衬板，表面泼上一层清水，待衬板表面干燥后，裂纹的位置因不能及时干燥而留下一条水印)等表面质量检查验收。进一步研究不同煤质对应钢球磨煤机衬板的合理选材，材质成分的适应性分析，在保证衬板合理寿命的前提下优化衬板的材质选择和处理工艺。
3.1 合理选定钢球与衬板的硬度：
磨煤机衬板与钢球硬度比值应控制在合适的范围内，此比值一般在1：0.85～0.90之间。
3.2 严格控制进厂煤质：
严格控制进厂煤质，降低煤中矸石含量，以提高原煤的可磨系数。
3.3 按照负荷要求及时合理调整磨煤机进煤量：
低负荷运行时，及时调整磨煤机的进煤量，可根据负荷情况，停用几台磨煤机。
3.4 改进设计制造上的不合理之处：
衬板螺栓孔处设计成圆弧形以避免该处应力集中。
3.5 严把衬板安装质量关：
衬板与筒体如不吻合，应调换衬板或对衬板修磨处理;固定、拧紧螺栓时按规范要求紧到合适力矩，并应在试转后对衬板固定螺栓进行复紧，保证固定螺栓具有一定的预紧力，防止螺栓松动。
3.6 及时消除设备缺陷：
及时消除设备缺陷，防止衬板损坏范围扩展，保证机组的安全经济运行。
