金屬修補(bǔ)劑在透平缸面缺陷修復(fù)中的應(yīng)用

劉嘉慶 擺文龍 李建成 崔峰

(獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆 克拉瑪依 833699)

0 引言

大型石化裝置關(guān)鍵系統(tǒng)、關(guān)鍵的的蒸汽透平結(jié)構(gòu)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(yán)重影響設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。但在設(shè)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(dāng)、檢修不符合標(biāo)準(zhǔn)等意外情況，會(huì)導(dǎo)致透平缸面產(chǎn)生缺陷，輕則導(dǎo)致蒸汽泄漏影響正常生產(chǎn)，重則發(fā)生嚴(yán)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(fù)技術(shù)消除隱患，達(dá)到延長設(shè)備運(yùn)行周期、保障裝置長周期完好運(yùn)行的目的。

1 設(shè)備概況

圖1為某石化廠裂解裝置裂解氣壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)機(jī)為超高壓蒸汽透平，功率為57000kW，為該裝置關(guān)鍵機(jī)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(shù)人員溝通討論，判斷原因?yàn)樵摬课淮嬖诰植考庸と毕萁Y(jié)合長期受高壓氣流沖刷所致。

由于設(shè)備造價(jià)昂貴、本體過于巨大，不具備更換或返廠修復(fù)條件，為消除設(shè)備隱患，決定對(duì)缺陷部位進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)。但由于該設(shè)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(shù)要求又不會(huì)對(duì)設(shè)備其他部位造成影響的修復(fù)工藝。

圖1 某石化廠裂解裝置裂解氣壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)機(jī)

2 選擇修復(fù)工藝

2.1 堆焊修復(fù)工藝

堆焊的工藝方法是將具有符合目標(biāo)設(shè)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(yù)期的使用性能或使零件恢復(fù)到原來的尺寸。堆焊修復(fù)工藝后的設(shè)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(shè)備零件表面裂紋的修復(fù)。但堆焊修復(fù)技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)：不對(duì)稱受熱易產(chǎn)生明顯變形；選用不恰當(dāng)?shù)亩押覆牧蠒?huì)引入新的裂紋，堆焊修復(fù)工時(shí)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(dǎo)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(fù)工藝

電刷鍍修復(fù)是用蘸鍍液的陽極和作陰極的被鍍工件做相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)施鍍。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)場修復(fù)容易操作；修復(fù)工期較短；鍍時(shí)工件溫度變化不大，不會(huì)變形，鍍層殘余應(yīng)力小，表面金相組織無變化等。

但其缺點(diǎn)也很明顯：結(jié)合強(qiáng)度比堆焊修復(fù)工藝低，同時(shí)硬度較低，耐磨性較差，只能修復(fù)非承力部位；操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致修復(fù)層整塊脫落等。雖然該工藝不會(huì)造成過度溫升，但其缺點(diǎn)結(jié)合強(qiáng)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(bǔ)劑修復(fù)技術(shù)

金屬修補(bǔ)劑是將添加特殊材料的膠粘劑涂敷于待修復(fù)的金屬零件表面，以修復(fù)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(jìn)行復(fù)合得到的高性能聚合金屬材料。金屬修補(bǔ)劑對(duì)機(jī)械設(shè)備的裂紋、腐蝕、磨損、破裂等缺損修復(fù)效果較好，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品螺紋的鎖固、平面密封、管路螺紋密封等也有獨(dú)特的效果。相較焊接修復(fù)，修補(bǔ)劑不會(huì)由于受熱不均勻?qū)е陆饘俦砻娴淖冃位蚋淖冃迯?fù)區(qū)域的材料性質(zhì)；與電刷鍍修復(fù)技術(shù)相比，其結(jié)合強(qiáng)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(bǔ)劑工藝對(duì)透平缸面的缺陷部位進(jìn)行修復(fù)，并聽從廠家的建議使用貝爾佐納1311超級(jí)金屬修補(bǔ)劑，其優(yōu)點(diǎn)是，修復(fù)后的金屬表面硬度高、抗腐蝕性好，耐化學(xué)性能優(yōu)異，固化時(shí)間快。

3 現(xiàn)場修復(fù)技術(shù)

3.1 充足的準(zhǔn)備工作

必備材料中，砂紙準(zhǔn)備600目、800目、1000目3種，其余常用工機(jī)具也一并備齊，避免在修復(fù)過程中因工具不合適導(dǎo)致修復(fù)質(zhì)量不高或修復(fù)失敗。

3.2 受損面預(yù)處理

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

3.3 按要求涂抹修補(bǔ)劑

根據(jù)技術(shù)說明中的要求，將修補(bǔ)劑嚴(yán)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(zhǔn)高度0.3mm為宜，若涂抹太厚，后期人工打磨會(huì)很費(fèi)力費(fèi)時(shí)。

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(bǔ)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(shí)間應(yīng)大于1h，使修補(bǔ)劑充分凝固，以此類推。

3.4 打磨精修

后期打磨工作的細(xì)致程度決定修復(fù)的成敗，應(yīng)安排具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技師進(jìn)行。修補(bǔ)劑涂抹完成后，等待1h左右可對(duì)受損面進(jìn)行第1次粗打磨，宜采用在鋒鋼鋸條上纏上600目的砂紙，對(duì)整個(gè)受損面進(jìn)行大面積打磨的方法。

在打磨過程中，應(yīng)同時(shí)安排人使用刀口直尺配合手電筒照光對(duì)修復(fù)表面進(jìn)行檢查。在打磨修復(fù)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(fù)的意義。最后檢查測量修復(fù)表面略高于缸面0.03～0.05mm時(shí)，應(yīng)停止打磨，等修補(bǔ)劑凝固時(shí)間大于4h以后，再進(jìn)行精修，這一步的作用是為了消除修補(bǔ)劑在固化過程中產(chǎn)生輕微變形對(duì)打磨部位造成影響。

當(dāng)修補(bǔ)劑徹底凝固進(jìn)行精修時(shí)，應(yīng)使用新油石來修復(fù)，原因一是因?yàn)橛褪繑?shù)更大，打磨更細(xì)膩，二是油石直線度好，接觸面積大，對(duì)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(dāng)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(fù)過程結(jié)束。后期打磨的裂解裝置裂解氣壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)機(jī)(見圖2)。

圖2 后期打磨的裂解裝置裂解氣壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)機(jī)

3.5 檢測

缸面受損部位修復(fù)完成后(見圖3)，要對(duì)修復(fù)部位進(jìn)行檢測。具體方法如下：

(1)先對(duì)上下兩個(gè)缸面進(jìn)行除垢，無油清洗。

(2)在上缸面均勻涂抹藍(lán)油，吊裝上缸，進(jìn)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(lán)油接觸情況，接觸面積為85%以上，說明修復(fù)成功。

圖3 缸面受損部位修復(fù)后

4 結(jié)語

通過使用金屬修補(bǔ)劑進(jìn)行表面修復(fù)技術(shù)對(duì)透平缸面損傷部位進(jìn)行修補(bǔ)后，透平各項(xiàng)工作參數(shù)正常，現(xiàn)場修復(fù)部位完好無泄漏。經(jīng)過1年多的現(xiàn)場檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該工藝修補(bǔ)部位結(jié)合強(qiáng)度高，安裝間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，其使用壽命也相對(duì)較長，現(xiàn)場可操作性強(qiáng)，大大縮短了設(shè)備恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，延長了設(shè)備使用壽命。同時(shí)該成功的案例也說明該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，有很高的推廣價(jià)值。