尼龍材料在高壓水中的應(yīng)用

李常勇 王 河

（攀枝花市攀鋼釩軌梁廠,四川 攀枝花617000）

1 前言和系統(tǒng)組成

1.1 前言

尼龍材料作為一種新型材料，已逐漸被人們認(rèn)識(shí)，且被廣泛使用，在工業(yè)應(yīng)用中很常見如：聯(lián)軸器柱銷、換向閥內(nèi)擋圈、減震墊、輥身保護(hù)套。筆者嘗試?yán)闷涮匦?，在高壓水系統(tǒng)中密封件和閥件替代橡膠件和不銹鋼件進(jìn)行應(yīng)用受益匪淺，特記下與大家分享。

高壓水系統(tǒng)是軌梁廠950 軋制線上的較重要的設(shè)備。它是利用水介質(zhì)作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)翻鋼機(jī)、夾料輥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)不同的軋制品種進(jìn)行校正、移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)。使鋼坯能順利對(duì)準(zhǔn)孔型，并能按軋制要求實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼坯進(jìn)行翻轉(zhuǎn)軋制。其系統(tǒng)的正常運(yùn)行，直接關(guān)系到生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

1.2 系統(tǒng)組成

統(tǒng)由高壓泵組、高壓蓄勢(shì)器、自動(dòng)閥、分配閥、水閥、翻鋼機(jī)、夾料輥、高低壓輸水管道以及空壓機(jī)機(jī)組組成。

圖1 高壓水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2 高壓水系統(tǒng)的工作原理

其工作原理為：由低壓管和管道泵提供壓力為0.5MPa 的低壓水，通過自動(dòng)清洗過濾器后被吸入高壓柱塞泵，輸出的高壓水通過單向閥、高壓手動(dòng)閘閥，一部份通過自動(dòng)閥進(jìn)入高壓蓄勢(shì)器儲(chǔ)存，一部份送往翻鋼機(jī)、夾料輥控制閥組實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼坯的翻轉(zhuǎn)、移動(dòng)、校正。當(dāng)翻鋼機(jī)、夾料輥設(shè)備不工作時(shí)，高壓泵組排出的高壓水頂開自動(dòng)閥進(jìn)入高壓蓄勢(shì)器儲(chǔ)存。罐內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定高水位時(shí)，泵組分配閥接收控制信號(hào)失電，關(guān)閉控制水，泵頭循環(huán)閥打開，高壓泵組處于空載循環(huán)狀態(tài)。此時(shí)，高壓泵組排出的水通過循環(huán)閥、回水管道輸送回水箱內(nèi)循環(huán)使用。水罐內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定低水位時(shí)，各泵分配閥得電，控制水開啟，使泵頭循環(huán)閥關(guān)閉，高壓柱塞泵處于高壓工作狀態(tài)。當(dāng)翻鋼機(jī)、夾料輥工作時(shí)，高壓泵組和高壓蓄勢(shì)器同時(shí)供水，以滿足軋制生產(chǎn)時(shí)的尖峰用水需要。

高壓泵組（出口壓力16MPa）配置四套，根據(jù)不同的軋制品種，分別采用4 臺(tái)、3 備1、2 備2 方式運(yùn)行，每套由電機(jī)、減速器、高壓柱塞泵及相應(yīng)的控制、檢測(cè)元件組成。

四臺(tái)泵工作制

泵站采用水位控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式，設(shè)定五級(jí)水位控制。

①當(dāng)達(dá)到五級(jí)水位時(shí)，泵站各泵電機(jī)停止運(yùn)行；

②當(dāng)達(dá)到四級(jí)水位時(shí)，此時(shí)四臺(tái)高壓柱塞泵均打循環(huán)（低壓運(yùn)行）；

③當(dāng)降至二級(jí)水位時(shí)，4 臺(tái)泵同時(shí)打高壓；

④當(dāng)降至一級(jí)水位時(shí)，4 臺(tái)泵同時(shí)打高壓，且關(guān)閉自動(dòng)閥，高壓蓄勢(shì)器內(nèi)的高壓水不再往泵站外輸送，避免造成“跑風(fēng)”事故。

3 高壓水系統(tǒng)的常見故障

該套系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)過多年的運(yùn)行管理摸索，主要故障形式已趨于穩(wěn)定。其維護(hù)平時(shí)主要在處理水閥及密封的內(nèi)泄和外泄。

高壓柱塞泵：型號(hào)：3W-5B5 出口壓力：16MPa 流量：250m3/h 柱塞直徑：50mm

柱塞數(shù)量：3 個(gè) 行程：140mm 介質(zhì)：清水 進(jìn)口壓力：正壓

其故障主要表現(xiàn)：（1）水閥閥面損傷；（2）機(jī)頭閥膠圈壞；（3）各接頭密封漏水。

4 針對(duì)常見故障，利用尼龍材料采取的改進(jìn)方法

4.1 水閥閥面損傷及改進(jìn)處理方法

翻鋼機(jī)、夾料輥通過水閥來(lái)控制其翻轉(zhuǎn)、夾持動(dòng)作，但因壓力較高（6-9MPa），固設(shè)備故障率較高，其中水閥的故障比較突出，其主要原因在于：閥面1、閥面2 的損傷，造成水閥內(nèi)泄。①當(dāng)閥面1、2 損傷較?。虾圯^淺）時(shí)，泵站長(zhǎng)時(shí)間打高壓，造成泵組備件損耗較快；②當(dāng)閥面1、2 損傷較大（溝痕較深）時(shí)，泵站即便全部運(yùn)行，也無(wú)法滿足生產(chǎn)。這與閥座1、工作閥2、放泄閥3的材質(zhì)有很大的關(guān)系，閥座1、工作閥2、放泄閥3 都是2Cr13材質(zhì)。由于水質(zhì)的因素（尤其在雨季，泥沙較多），閥座1、工作閥2、放泄閥3 材質(zhì)的因素，壓力的因素。閥面1、2 處極易出現(xiàn)拉傷、沖蝕損壞，泵站將無(wú)法正常運(yùn)行（泵站長(zhǎng)期打高壓，且處于低水位運(yùn)行，極易造成事故）。

而常規(guī)的處理方法是：①當(dāng)閥面1、2 損傷較?。虾圯^淺），將閥座1、工作閥2 配研；將工作閥2、放泄閥3 配研，時(shí)間較長(zhǎng)1-2 小時(shí)；②當(dāng)閥面1、2 損傷較大（溝痕較深），無(wú)法研磨時(shí)，只有更換一套，將其換下的全部報(bào)廢。在這情況下，設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)存在嚴(yán)重的制約。

為了保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)比材料特性，利用尼龍材料的優(yōu)點(diǎn)：具有較高的強(qiáng)度，較強(qiáng)的耐腐蝕性，彌補(bǔ)鋼件的缺陷，且尼龍材料具備密封性的特點(diǎn)，把原有的工作閥2 由2Cr13 材質(zhì)改為尼龍材質(zhì)。理由：①工作閥2 與閥座1（材質(zhì)為2Cr13），工作閥2 與放泄閥3（材質(zhì)為2Cr13）不再是硬碰硬，且尼龍材料有彈性，閉合效果好(液壓系統(tǒng)密封常有)即便是水質(zhì)原因，最終損壞的是工作閥2；②處理工作閥2 時(shí)間較短，且不需研磨，容易加工。通過以上的改進(jìn)，試用到至今，事故時(shí)間大幅減少，工作量大幅減小，維修備件費(fèi)用大幅降低。

圖2

缺點(diǎn)：①尼龍具有吸水特點(diǎn)，使用一段時(shí)間體積有所增加，即外徑會(huì)變大，工作閥2 外徑為￠40mm,加工為￠39.9mm，且使用3～4 周，需把閥再加工到￠39.9mm，這樣以后該閥才能正常使用。根據(jù)這一特性，為后續(xù)的設(shè)備維修及改進(jìn)積累了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。②工作閥2 與放泄閥3 連接是螺紋連接，需定期檢查螺紋的損傷情況。

4.2 機(jī)頭閥膠圈壞及改進(jìn)處理方法

機(jī)頭閥是直接關(guān)系到泵是否正常打壓的關(guān)鍵，其上、下腔靠O 型密封圈隔開，若O 型密封圈壞，泵打壓能力將降低或不打壓，且減速機(jī)聲音大，降低減速機(jī)使用壽命。由于橡膠具有一定的脆性，且中間套與閥體之間具有一定的間隙，在檢修完機(jī)頭閥時(shí)，緊固壓蓋時(shí)，橡膠密封有可能已損壞，且泵打高壓時(shí)上、下腔壓差較大，橡膠密封更易損壞，更換密封時(shí)間較長(zhǎng)1～2小時(shí)，且較頻繁1～2 周；利用尼龍較高的強(qiáng)度，具有一定的吸水性，把原有的機(jī)頭閥處的橡膠O 型密封，改為尼龍三角墊。通過改進(jìn)，機(jī)頭閥的密封壽命周期由原來(lái)的1～2 周，提高到1～2 月，且可以循環(huán)使用。既延長(zhǎng)了機(jī)頭閥的檢修周期，同時(shí)也降低了材料費(fèi)用。

圖3

圖4 尼龍三角墊示意圖

4.3 各接頭密封漏水及改進(jìn)處理方法

高壓水系統(tǒng)具有大量的接頭，但因其存在水蝕、氣蝕、壓力的波動(dòng)、水錘現(xiàn)象，接頭密封存在一定的難度，以往利用紫銅加工墊圈進(jìn)行密封，現(xiàn)利用尼龍較高的強(qiáng)度，具有一定的吸水性，且相對(duì)紫銅墊有較大的壓縮量，把部分閥與閥之間的密封由原來(lái)的紫銅件，改為尼龍材質(zhì)。既減少了材料費(fèi)用，又減少了處理時(shí)間。且效果明顯。例：①高壓蓄勢(shì)罐體密封漏水，需更換接頭密封，由于長(zhǎng)期壓縮紫銅墊，紫銅墊與罐體難以分割，這時(shí)加工一件1mm 厚的尼龍墊即可解決問題；②翻鋼機(jī)、夾料輥與水閥之間為軟管連接，連接處硬碰硬，密封效果不好，造成翻鋼機(jī)、夾料輥接頭絲扣損傷較快，且膠管容易滑落，造成廢鋼和事故時(shí)間，以往加紫銅墊，現(xiàn)改為尼龍墊，大大的降低了材料費(fèi)用,且效果明顯。

5 總結(jié)對(duì)比

綜上所述，尼龍材料的優(yōu)點(diǎn)：①較紫銅便宜，且壓縮量比紫銅大；②比橡膠密封強(qiáng)度大，使用壽命長(zhǎng)，可反復(fù)使用，廠礦現(xiàn)場(chǎng)容易加工。缺點(diǎn)：①局限于環(huán)形密封墊，且外徑尺寸受限于尼龍棒的外徑尺寸；②在某些安裝條件下，沒有橡膠密封的靈活性。