金屬修補劑在透平缸面缺陷修復中的應用

劉嘉慶 擺文龍 李建成 崔峰

(獨山子石化公司設備檢修公司，新疆 克拉瑪依 833699)

0 引言

大型石化裝置關鍵系統(tǒng)、關鍵的的蒸汽透平結構型式多為水平剖分式，其缸蓋大多體積龐大、跨距較長，又由于透平必須在工作狀態(tài)下始終保持良好的密封性能，缸面的配合要求非常高，因此一旦缸面出現(xiàn)故障或缺陷，勢必嚴重影響設備的平穩(wěn)運行。但在設備安裝、生產(chǎn)操作、檢修等階段，由于存在初始缺陷、操作不當、檢修不符合標準等意外情況，會導致透平缸面產(chǎn)生缺陷，輕則導致蒸汽泄漏影響正常生產(chǎn)，重則發(fā)生嚴重的生產(chǎn)事故或人身傷害事故。因此，在檢修中如發(fā)現(xiàn)缸面出現(xiàn)缺陷，必須給予足夠的重視，采用合理、可靠的修復技術消除隱患，達到延長設備運行周期、保障裝置長周期完好運行的目的。

1 設備概況

圖1為某石化廠裂解裝置裂解氣壓縮機組驅(qū)動機為超高壓蒸汽透平，功率為57000kW，為該裝置關鍵機組。在2019年大檢修期間，維修人員發(fā)現(xiàn)透平下缸面靠近低壓側(cè)的部位有約150mm2的局部減薄、剝落缺陷，經(jīng)組織人員檢測分析和與廠家技術人員溝通討論，判斷原因為該部位存在局部加工缺陷結合長期受高壓氣流沖刷所致。

由于設備造價昂貴、本體過于巨大，不具備更換或返廠修復條件，為消除設備隱患，決定對缺陷部位進行現(xiàn)場修復。但由于該設備承受高溫高壓，且缺陷部位較特殊，因此需要選擇一種可靠性好、既能滿足技術要求又不會對設備其他部位造成影響的修復工藝。

圖1 某石化廠裂解裝置裂解氣壓縮機組驅(qū)動機

2 選擇修復工藝

2.1 堆焊修復工藝

堆焊的工藝方法是將具有符合目標設備工藝性能的合金材料借助一定的加熱方法熔覆在母體材料的表面，賦予材料預期的使用性能或使零件恢復到原來的尺寸。堆焊修復工藝后的設備或零件表面能夠獲得防腐蝕、耐磨、耐高溫等功能，適用于設備零件表面裂紋的修復。但堆焊修復技術也存在一些缺點：不對稱受熱易產(chǎn)生明顯變形；選用不恰當?shù)亩押覆牧蠒胄碌牧鸭y，堆焊修復工時長、效率低等。由于透平缸面的加工制造精度很高，考慮到稍有失控的不均勻受熱可導致密封面變形，因此此方案不能作為最佳優(yōu)選方案。

2.2 電刷鍍修復工藝

電刷鍍修復是用蘸鍍液的陽極和作陰極的被鍍工件做相對接觸運動進行化學反應施鍍。這種方法的優(yōu)點：現(xiàn)場修復容易操作；修復工期較短；鍍時工件溫度變化不大，不會變形，鍍層殘余應力小，表面金相組織無變化等。

但其缺點也很明顯：結合強度比堆焊修復工藝低，同時硬度較低，耐磨性較差，只能修復非承力部位；操作不當會導致修復層整塊脫落等。雖然該工藝不會造成過度溫升，但其缺點結合強度低、硬度低也是透平缸面加工要求中不可接受的，因此不予考慮。

2.3 金屬修補劑修復技術

金屬修補劑是將添加特殊材料的膠粘劑涂敷于待修復的金屬零件表面，以修復金屬或賦予金屬表面特殊功能的一種膠粘劑，是一種由多種金屬材料和高分子聚合物以及特殊物質(zhì)進行復合得到的高性能聚合金屬材料。金屬修補劑對機械設備的裂紋、腐蝕、磨損、破裂等缺損修復效果較好，對機械產(chǎn)品螺紋的鎖固、平面密封、管路螺紋密封等也有獨特的效果。相較焊接修復，修補劑不會由于受熱不均勻?qū)е陆饘俦砻娴淖冃位蚋淖冃迯蛥^(qū)域的材料性質(zhì)；與電刷鍍修復技術相比，其結合強度高、耐磨性耐腐蝕性也較高。

經(jīng)過多種方案綜合優(yōu)選，維修人員采用金屬修補劑工藝對透平缸面的缺陷部位進行修復，并聽從廠家的建議使用貝爾佐納1311超級金屬修補劑，其優(yōu)點是，修復后的金屬表面硬度高、抗腐蝕性好，耐化學性能優(yōu)異，固化時間快。

3 現(xiàn)場修復技術

3.1 充足的準備工作

必備材料中，砂紙準備600目、800目、1000目3種，其余常用工機具也一并備齊，避免在修復過程中因工具不合適導致修復質(zhì)量不高或修復失敗。

3.2 受損面預處理

首先應用丙酮或用氣焊加熱方式對受損面進行無油化處理，并用電吹風或銅刷子去除雜質(zhì)，此過程要重復2～3遍，以保證修復部位徹底清潔無油。

3.3 按要求涂抹修補劑

根據(jù)技術說明中的要求，將修補劑嚴格按照按1：1的比例充分混合均勻，快速的涂抹在受損的缸面上，涂抹面積要稍大于受損面，高度略高于缸面基準高度0.3mm為宜，若涂抹太厚，后期人工打磨會很費力費時。

根據(jù)受損面被腐蝕深度的不同，要采取不同的涂抹覆蓋次數(shù)，一般腐蝕深度低于0.5mm的表面，一次覆蓋修補劑就可以了，而大于0.5mm小于1mm的，通常需要覆蓋兩次，中間間隔時間應大于1h，使修補劑充分凝固，以此類推。

3.4 打磨精修

后期打磨工作的細致程度決定修復的成敗，應安排具有豐富經(jīng)驗的技師進行。修補劑涂抹完成后，等待1h左右可對受損面進行第1次粗打磨，宜采用在鋒鋼鋸條上纏上600目的砂紙，對整個受損面進行大面積打磨的方法。

在打磨過程中，應同時安排人使用刀口直尺配合手電筒照光對修復表面進行檢查。在打磨修復期間，根據(jù)打磨余量的逐漸變小，需要逐步更換目數(shù)更大的砂紙，防止砂紙過于粗糙，在表面形成劃痕從而失去修復的意義。最后檢查測量修復表面略高于缸面0.03～0.05mm時，應停止打磨，等修補劑凝固時間大于4h以后，再進行精修，這一步的作用是為了消除修補劑在固化過程中產(chǎn)生輕微變形對打磨部位造成影響。

當修補劑徹底凝固進行精修時，應使用新油石來修復，原因一是因為油石目數(shù)更大，打磨更細膩，二是油石直線度好，接觸面積大，對受損面能全覆蓋打磨。在精修平面的過程中，全程都要使用刀口直尺與手電筒配合照光檢查缸面，當受損面與缸面用刀口直尺檢查，都處于不透光或透光均勻的情況下，缸面修復過程結束。后期打磨的裂解裝置裂解氣壓縮機組驅(qū)動機(見圖2)。

圖2 后期打磨的裂解裝置裂解氣壓縮機組驅(qū)動機

3.5 檢測

缸面受損部位修復完成后(見圖3)，要對修復部位進行檢測。具體方法如下：

(1)先對上下兩個缸面進行除垢，無油清洗。

(2)在上缸面均勻涂抹藍油，吊裝上缸，進行上下兩缸試扣。

(3)采取間隔拔緊的方法來上緊螺栓，螺栓緊力約為最后緊力的30%即可。

(4)松開螺栓，起吊上缸蓋，檢查下缸面藍油接觸情況，接觸面積為85%以上，說明修復成功。

圖3 缸面受損部位修復后

4 結語

通過使用金屬修補劑進行表面修復技術對透平缸面損傷部位進行修補后，透平各項工作參數(shù)正常，現(xiàn)場修復部位完好無泄漏。經(jīng)過1年多的現(xiàn)場檢驗，發(fā)現(xiàn)該工藝修補部位結合強度高，安裝間隙符合標準，其使用壽命也相對較長，現(xiàn)場可操作性強，大大縮短了設備恢復運轉(zhuǎn)周期，延長了設備使用壽命。同時該成功的案例也說明該項技術應用前景廣闊，有很高的推廣價值。