φ3.8m×12m水泥磨是中心传动，圈流生产，产量55t/h，自1995年8月投入运行以来，状况一直较好，在2002年8月16日停机检修时，发现球磨机的中空轴有裂纹。裂纹发生在中空轴的外侧，基本上是呈径向的不规则走向，大部分裂纹是在轴根圆角的边沿上，由中空轴上外圈的磨机前端盖护板螺栓孔沿径向向两侧延伸发展而形成的，穿过9个螺栓孔，一侧止于中空轴上内圈的磨机前端盖护板螺栓孔，一侧止于中空轴法兰与磨机前端盖联接螺栓的螺栓孔，裂纹长度约为1720mm，经过探测裂纹最深达70mm(中空轴的厚度为90mm)，中空轴没有裂透。我厂决定采用焊接方式修复。1　球磨机中空轴的焊接

φ3.8m×12m水泥磨中空轴材质为zg230-450h(含碳量0.20%)，具有良好的焊接性。我们采取不拆除中空轴来焊接修复。
1.1　确定焊接工艺
由于裂纹较长，为了防止中空轴焊接后出现变形，焊接采取分段焊接法，每次焊接长度不超过500mm，先焊中间裂纹，后焊两边裂纹。采用a302不锈钢焊条，焊接前，将焊条按要求烘干预热2h，温度150℃，然后，放在保温箱中保温，随用随取，每次取出量最多不能超过10根。正刨逆焊，层与层之间必须搭接压缝，每层焊接正反向交替进行，选择直流反极性及小范围参数，焊接电流尽量采取许用电流的下限参数(φ3.2mm焊条的许用电流为90～130a，φ4.0mm焊条的许用电流为100～160a)。由于是多层焊接，第1层焊缝易出现裂纹，选用小电流低焊速焊接。
1)开坡口
为了减少金属的填充量，选用较小的坡口角度，采用单面“u”型坡口的型式。为了防止中空轴的强度削减严重，开坡口采取分段坡切法，先坡中间，后坡两边。开坡口采用碳弧气刨，使用φ8mm的碳棒，电焊机采用硅整流直流电焊机(gs-500ss)，接法为反接，焊接电流为240～400a，压缩空气为0.6～0.7mpa，沿裂纹进行气刨，气刨后用钢丝刷清理焊渣，最后用φ150磨光机对坡口两侧内壁打磨修整，以除去渗碳层和清理坡口，达到施焊条件。
2)焊接前的准备
全部倒空研磨体，并在磨头筒体处用500t千斤顶稍稍顶起略作支撑，以尽量降低中空轴的承载负荷，尽可能减少中空轴的变形量。然后，卸除球磨机前端盖护板和螺栓等零件，以利于气刨、焊接；再将中空轴轴承上盖拆除，用石棉绳塞实轴瓦间隙，防止进入杂物，并用石棉绳盖严中空轴与轴瓦接触部位，再用输送带盖住中空轴和轴承下座，防止杂物摁伤中空轴或进入轴承室。最后，把中空轴裂纹处转至最上方位置，以便于焊接操作，确保焊接质量。
由于焊接是在现场操作，环境脏、粉尘多，所以必须搭设挡风蓬，以免灰尘进入焊缝区。清理全部施焊区及周边的油污和灰尘，先用氧乙炔焰烘烤，去除焊道及周边的油污，再用钢丝刷清理，最后用毛刷清理干净为止。
3)焊前预热及焊后热处理
为防止焊接过程中焊缝开裂，在施焊前必须预热，并且严格控制焊接温度。我们采用陶瓷电加热器预热，加热范围距裂纹约150～200mm，控制温度在200℃左右；采用便携式红外测温仪rayngerⅱ监测温度，温度t≥300℃时立即停焊。
为细化晶粒，消除焊接残余应力，改善性能，特别是改善焊缝及热影响区的各种机械性能，焊后还必须进行热处理。由于工件大，现场无条件进行整体回火，只能采用局部低温退火消除应力，我们仍采用陶瓷电加热器，外面覆盖2层岩棉被保温，加热区域为焊道及热影响区。每小时升温50℃，升至500～650℃时保温8h。冷却时，每小时降温100℃，温度降至接近环境温度时，打开保温材料对焊接区修磨。
4)焊接试板
为保证焊接质量，先在试板上进行焊接，试板的长×宽×高=200mm×200mm×90mm，由高级焊工施焊。焊接后，用探伤仪检验试板，在确定无任何焊接缺陷、保证各种焊接性能都满足设计要求后，再焊接中空轴。
1.2　焊接的实施
焊接跟随坡口走，采取分段焊接法，先焊中间，后焊两边。在焊接过程中，要用钢丝刷和角向磨光机清理飞溅物和药皮等杂物，除最后一层外，其余每层均采用锤击焊缝金属的方法消除焊件的残余应力，并用角向砂轮机和放大镜，由专职人员反复检查焊缝是否有裂纹，如有裂纹必须重新焊接，直到没有裂纹为止，以保证焊接质量。前段裂纹焊接完毕后，再进行另一段裂纹的开坡口、施焊等处理，直至把全部裂纹处理完毕。从处理第2段裂纹起，在开坡口时，要将与该裂纹段联接的前期处理过的焊缝端部重新刨开长度约5mm左右的坡口，以利于焊缝段联接焊肉熔合好，避免有气孔、夹渣和断续焊等各种焊接缺陷。待裂纹全部焊接完毕后，还要用超声波探伤仪进行一次全面的探测，确认无任何焊接缺陷，确保焊接质量。
1)打底焊:每1个裂纹段的第1层焊缝焊接，选用φ3.2mm的焊条，电流为100～120a，尽量采用小电流、慢速度、短电弧且电弧不间断焊接，以窄焊道、多道焊方法连续完成焊接，焊条不能摆动，减少熔合比，减少裂纹倾向，收弧时要注意填满弧坑。打底焊是整个焊接的基础，一定要保证焊接质量。打底焊应该焊2遍。
2)填平焊:填平焊选用φ4.0mm的焊条，电流为120～140a，采取短电弧在坡口横截面上横焊。在焊接过程中，焊条摆动到两端，并稍作停留，以保证焊肉与母材熔合好。当坡口焊平后，必须用超声波探伤仪进行1次探伤监测，在保证没有焊接缺陷的情况下，再焊1层盖面焊层。
3)盖面焊:盖面焊采取高电压、小电流的慢速度施焊，严格保证焊趾外平缓圆滑过渡，焊缝饱满、均匀、整齐，焊缝表面光滑平整，不能有“咬肉”现象。

2　处理后的试运行

为使中空轴因焊接而产生的残余应力能缓慢均匀消除，以确保水泥磨安全正常运行，我们制定了试运行方案。
空负荷运行24h。先用辅助传动运行2h，停机检查无问题后，再用主传动运转22h。然后，停机进行全面检查，采用着色方法检查中空轴是否有裂纹。
半负荷运行48h。空负荷运行无问题后，装球71t半负荷运行48h。
2/3负荷运行72h。半负荷运行无问题后，装球96t运行72h。停机后，对磨机的前、后中空轴进行1次全面检查，同时还要检查各瓦口的间隙、球磨机轴向窜动等情况。然后，综合以上试运行的电流、跳动、窜动、温度等情况，确定连续运行方案。
连续运行。在完成上述试运行，并确定无问题后，进入连续运行阶段。在连续运行期间，要对中空轴每半小时进行检查1次并做好记录，主要包括中空轴的油温、油压、瓦温、油膜、振动和声音等，发现异常必须及时采取措施进行处理。

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