激光熔覆技術(shù)在高壓壓縮機(jī)壓縮缸維修中的應(yīng)用

溫艷軍 常記佳 柏萬明

（中國石油塔里木油田分公司天然氣事業(yè)部)

1 凝析氣田注氣壓縮機(jī)使用情況

中國石油塔里木油田牙哈作業(yè)區(qū)的凝析氣田注氣壓縮機(jī)，其制造商為美國Cooper公司，設(shè)計(jì)出口壓力達(dá)到55 MPa。該壓縮機(jī)自2000年10月至今累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到78 944 h，目前注氣壓縮缸已經(jīng)出現(xiàn)裂紋17處，刺漏造成天然氣泄漏2次，嚴(yán)重影響了氣田的安全運(yùn)行和正常注氣生產(chǎn)。注氣壓縮機(jī)機(jī)組如圖1所示，壓縮缸入口的裂紋如圖2所示。

圖1 注氣壓縮機(jī)機(jī)組

圖2 壓縮缸入口的裂紋 (打磨后)

高壓往復(fù)式壓縮機(jī)經(jīng)過十年多使用后，在壓縮缸進(jìn)出口的短接處出現(xiàn)了裂紋，裂紋最深處達(dá)3 mm，嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。本文通過激光熔覆技術(shù)對(duì)出現(xiàn)裂紋的壓縮缸進(jìn)行了維修。與購買新的壓縮缸相比，采用激光熔覆技術(shù)修復(fù)具有周期短、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，而且完全能滿足注氣壓縮機(jī)高效注氣的要求。

2 維修方案的確定

該壓縮機(jī)在2008年首次出現(xiàn)裂紋時(shí)，氣田采取的處理方法是購買新的壓縮缸進(jìn)行更換。但購買新的壓縮缸周期長、費(fèi)用高，不僅給生產(chǎn)單位帶來巨大的成本壓力，也影響了機(jī)組的正常運(yùn)行。

激光熔覆技術(shù)利用大功率激光束聚集能量極高的特點(diǎn)，瞬間將被加工件表面微熔，同時(shí)使零件表面預(yù)置的或與激光束同步自動(dòng)送置的合金粉完全熔化，獲得與基體冶金結(jié)合的致密覆層。該技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度不低于原基體材料的90%。

（2）基體材料在激光熔覆加工過程中僅表面微熔，微熔層厚度為0.05～0.1 mm?；w熱影響區(qū)極小，一般為0.1～0.2 mm。

（3）激光熔覆加工過程中基體溫升不超過80℃，加工后基本無熱變形。

（4）熔覆層與基體均無粗大的鑄造組織，熔覆層及其界面組織致密，晶體細(xì)小，無孔洞、夾雜、裂紋等缺陷。

目前激光熔覆技術(shù)在冶金、石化、電力等行業(yè)都有良好的應(yīng)用，已先后在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、煙機(jī)主軸、燃?xì)廨啓C(jī)一級(jí)噴嘴、航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)流盤等零部件的維修中取得了很好的效果。因此筆者所在公司于2010年開始使用激光熔覆技術(shù)對(duì)出現(xiàn)裂紋的壓縮缸進(jìn)行激光熔覆維修。

3 維修處理及效果

為確保激光熔覆的效果，首先對(duì)損傷部位進(jìn)行清洗除污和著色探傷，詳細(xì)檢查裂紋表面狀況。然后對(duì)裂紋部位進(jìn)行材質(zhì)分析和硬度檢測(cè)，確定壓縮缸材料的力學(xué)性能指標(biāo)，選配合適的激光熔覆粉末材料進(jìn)行激光熔覆維修。

裂紋處維修后的外觀形貌如圖3所示。

圖3 裂紋處維修后檢測(cè)圖片

維修后須對(duì)維修部位進(jìn)行無損檢測(cè)，對(duì)壓縮缸缸體進(jìn)行55 MPa水壓試驗(yàn)。所有的測(cè)試均合格后，才能進(jìn)行安裝使用。目前，經(jīng)激光熔覆修復(fù)后的壓縮缸已經(jīng)使用達(dá)2年以上，未出現(xiàn)裂紋、刺漏等失效現(xiàn)象。

4 結(jié)語

采用激光熔覆技術(shù)對(duì)高壓往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮缸進(jìn)行修復(fù)，具有維修周期短、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，而且完全能滿足注氣壓縮機(jī)高效注氣的要求。

激光熔覆再制造技術(shù)之所以能在短期內(nèi)得到快速發(fā)展，得到用戶和行業(yè)的認(rèn)可與歡迎，是因?yàn)樗且婚T高新技術(shù)，有許多優(yōu)良的特點(diǎn)。激光熔覆再制造既克服了氬弧焊等熱加工修復(fù)熱影響區(qū)大、零部件易變形的弱點(diǎn)，又克服了等離子噴涂、電刷鍍等修復(fù)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的弱點(diǎn)，所以它是一項(xiàng)值得推廣和應(yīng)用的高新技術(shù)。