金屬扣合修復(fù)技術(shù)

新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)

金屬扣合修復(fù)技術(shù)

申亮 馬玉華 劉延昌 孫勇強(qiáng) 雍開(kāi)平新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)

零件修復(fù)是設(shè)備維修的一個(gè)重要組成部分，應(yīng)用各種修理技術(shù)是提高維修質(zhì)量，降低成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的重要方法。金屬扣合修復(fù)技術(shù)是一種新型的鑄件裂紋無(wú)焊接修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)采用一種特殊的物理聯(lián)接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強(qiáng)鎖片垂直于裂紋方向鑲?cè)?，從而依靠縫合釘?shù)牡瑰F螺紋與鎖片上的凸緣結(jié)構(gòu)，牢牢地將裂紋兩側(cè)的母材扣合、鎖死。金屬扣合修復(fù)技術(shù)具有無(wú)熱應(yīng)力，處理表面平整，操作性強(qiáng)，密封性好，經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。大中型設(shè)備的鑄造零部件一旦發(fā)生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優(yōu)先選用金屬扣合修復(fù)技術(shù)。

裂紋；修復(fù)；金屬扣合；縫合釘

在油氣田集輸領(lǐng)域，絕大多數(shù)重型機(jī)械設(shè)備（如油氣混輸?shù)穆輻U泵，地層注水的柱塞泵以及天然氣輸送的壓縮機(jī)）一些零部件如機(jī)座、箱體、缸體等均為鑄造件。這些設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于振動(dòng)、疲勞損傷等原因，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋、斷裂。常見(jiàn)的焊接修復(fù)技術(shù)存在一定的弊端，因此，找到一種快速修復(fù)此類零部件故障的方法迫在眉睫。

1 常見(jiàn)零件修復(fù)技術(shù)

零件修復(fù)是設(shè)備維修的一個(gè)重要組成部分，應(yīng)用各種修理技術(shù)是提高維修質(zhì)量，降低成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的重要方法。常見(jiàn)零件修復(fù)技術(shù)有以下三種基本方法：一是對(duì)已磨損的零件進(jìn)行機(jī)械加工，使其重新具有正確的幾何形狀。二是利用堆焊、噴涂、電鑲和粘接等方法增補(bǔ)零件的磨損表面，并恢復(fù)其名義尺寸、幾何形狀以及表面粗糙度。三是通過(guò)特別修復(fù)技術(shù)，改變零件的某些性能，或利用零件的金屬塑性變形來(lái)恢復(fù)零件磨損部分的尺寸和形狀。

2 金屬扣合修復(fù)技術(shù)

金屬扣合修復(fù)技術(shù)是一種新型的鑄件裂紋無(wú)焊接修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)采用一種特殊的物理聯(lián)接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強(qiáng)鎖片垂直于裂紋方向鑲?cè)?，從而依靠縫合釘?shù)牡瑰F螺紋與鎖片上的凸緣結(jié)構(gòu)，牢牢地將裂紋兩側(cè)的母材扣合、鎖死。

金屬扣合修復(fù)技術(shù)使用的修復(fù)件共有三種，包括縫合釘、加強(qiáng)鎖片、螺孔修復(fù)環(huán)。

修復(fù)件抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：將實(shí)驗(yàn)樣本放在專用測(cè)量拉力實(shí)驗(yàn)器械上，在其兩端逐漸施加拉力，在10mm/min的速度下直至將其拉斷，從而測(cè)試出可承受的最大拉力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1（樣本尺寸為30mm×70mm，材質(zhì)為40號(hào)灰口鑄鐵）。

表1 縫合釘與加強(qiáng)鎖片抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

3 金屬扣合修復(fù)技術(shù)選用原則

對(duì)于尺寸較大的鑄件，判斷其能否采用金屬扣合修復(fù)技術(shù)，需從以下幾個(gè)方面考慮：①是否為受交變載荷的運(yùn)動(dòng)部件；②是否為承受高溫、高壓件（溫度≥500℃，壓力≥10MPa）；③是否有很高的精度要求，設(shè)備是否已接近折舊年限；④更換零件的費(fèi)用與維修費(fèi)用的差額是否較大；⑤更換零件的周期與維修周期的差額是否較長(zhǎng)。

4 金屬扣合修復(fù)工藝

2013年新疆油田某集輸站庫(kù)的維修人員發(fā)現(xiàn)一臺(tái)天然氣壓縮機(jī)組的動(dòng)力缸機(jī)體上出現(xiàn)一道裂紋，該裂紋沿螺栓孔貫穿該鑄件。裂紋總長(zhǎng)約334mm，該零部件為一體鑄造，加工成型。

4.1 修復(fù)前的準(zhǔn)備工作

（1）確定裂紋的情況。對(duì)裂紋處進(jìn)行全面清潔，也可采取磁粉探傷，確認(rèn)裂紋。

（2）確定修復(fù)方案。設(shè)備管理人員經(jīng)過(guò)多方面對(duì)比后決定采用金屬扣合修復(fù)技術(shù)對(duì)該裂紋進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)方案比較見(jiàn)表2。

表2 修復(fù)方案比較

4.2 修復(fù)流程

（1）埋置縫合釘。在裂紋兩側(cè)選取合適位置，用鉆頭垂直于裂縫鉆出一組安裝孔，使用鉸刀將鉆好的通孔鉸出與縫合釘相同螺距的螺紋孔。將若干縫合釘旋入螺紋孔內(nèi)，縫合釘安裝完畢，同時(shí)在螺紋表面涂修復(fù)液起到緊固和填充密封的作用。

（2）鑲配加強(qiáng)鎖片。在裂紋縫合處選取位置，首先使用模具在該位置處銑出鎖片的鑲嵌位置，其深度要稍小于鎖片的厚度，最后將加強(qiáng)鎖片鑲?cè)腩A(yù)留位置。

（3）安裝螺孔修復(fù)環(huán)。對(duì)破損的螺紋孔進(jìn)行修磨，使用鉸刀將修磨后的螺孔鉸出與螺孔修復(fù)環(huán)外側(cè)螺紋相同螺距的螺紋，而螺孔修復(fù)環(huán)的內(nèi)側(cè)螺紋必須與原螺紋一樣，最后將螺孔修復(fù)環(huán)旋入損壞的螺孔內(nèi)。

（4）修復(fù)表面平整處理。用磨光機(jī)剔除縫合釘或鎖片多余部分，再對(duì)表面進(jìn)行打磨和拋光。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

天然氣壓縮機(jī)裂紋修復(fù)后已平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)8000h，機(jī)組運(yùn)行情況良好。金屬扣合修復(fù)技術(shù)具有無(wú)熱應(yīng)力，處理表面平整，操作性強(qiáng)，密封性好，經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。修復(fù)方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 修復(fù)方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比

5 結(jié)論

大中型設(shè)備的鑄造零部件一旦發(fā)生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優(yōu)先選用金屬扣合修復(fù)技術(shù)。目前該技術(shù)除了在天然氣壓縮機(jī)上得到應(yīng)用外，還在油氣混輸泵螺旋套、注水泵曲軸箱以及一些低壓容器殼體上得到成功應(yīng)用。金屬扣合修復(fù)技術(shù)已在油氣田集輸設(shè)備領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.067