【壓縮機(jī)網(wǎng)】摘要：往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿部件是壓縮機(jī)的關(guān)鍵零部件，它在長(zhǎng)時(shí)間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，會(huì)受到環(huán)境的腐蝕和磨損，導(dǎo)致早期失效，一旦活塞桿出了問(wèn)題，整臺(tái)壓縮機(jī)將無(wú)法運(yùn)行。某煉油廠壓站裝置一臺(tái)國(guó)產(chǎn)氮?dú)鈮嚎s機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)排氣量下降，曲軸箱上蓋呼吸帽飛濺出油現(xiàn)象。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，活塞桿表面陶瓷涂層脫落，填料密封環(huán)嚴(yán)重磨損，根據(jù)停機(jī)前的現(xiàn)場(chǎng)狀況，從檢查結(jié)果判斷是因?yàn)榛钊麠U表面陶瓷涂層脫落，引起填料密封環(huán)異常磨損失效，造成介質(zhì)從軸封側(cè)漏出，造成排氣量不足，而漏出的氣體經(jīng)中體沿刮油環(huán)間隙進(jìn)入曲軸箱，隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)，將潤(rùn)滑油從呼吸帽帶出。通過(guò)對(duì)活塞桿表面陶瓷涂層脫落原因的分析，解決了活塞桿表面陶瓷涂層脫落的問(wèn)題，為機(jī)組安穩(wěn)長(zhǎng)運(yùn)行提供了保障。

　　文/洛陽(yáng)石化三隆公司動(dòng)設(shè)備 孫應(yīng)輝

　　一、引言

　　某煉油廠空壓站裝置，2021年2月1日氮?dú)鈮嚎s機(jī)C-1102在運(yùn)行過(guò)程中，突然出現(xiàn)排氣量不足，壓縮機(jī)曲軸箱上蓋呼吸帽有潤(rùn)滑油飛濺逸出。運(yùn)行人員緊急停車后，維護(hù)人員檢查，發(fā)現(xiàn)呼吸帽有氣體外逸。經(jīng)維護(hù)人員對(duì)活塞桿及填料解體檢查，發(fā)現(xiàn)一二級(jí)活塞桿表面陶瓷涂層大面積脫落，并有過(guò)熱發(fā)藍(lán)現(xiàn)象。解體填料總成發(fā)現(xiàn)，填料密封環(huán)出現(xiàn)異常磨損現(xiàn)象，密封圓柱面出現(xiàn)堆起，已經(jīng)完全失效。拆解曲軸箱上蓋未見(jiàn)異常。結(jié)合停機(jī)前現(xiàn)場(chǎng)狀況，依據(jù)拆解發(fā)現(xiàn)損壞情況，判斷是由于壓縮機(jī)活塞桿表面陶瓷涂層脫落，引起填料密封環(huán)異常磨損導(dǎo)致氮?dú)鈴妮S封側(cè)大量泄漏，從而使排氣量降低，并且氮?dú)鈴臋C(jī)組中體經(jīng)刮油環(huán)進(jìn)入曲軸箱內(nèi)，隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)，把潤(rùn)滑油從上蓋呼吸帽帶出。

　　一二級(jí)活塞桿表面陶瓷涂層脫落如下圖所示：

　　陶瓷涂層脫落部位在活塞桿與填料密封環(huán)運(yùn)行摩擦部位。

　　一二級(jí)填料密封環(huán)磨損情況如下圖所示：

　　填料密封環(huán)內(nèi)圓柱面被脫落的涂層表面拉傷，堆起，磨損。

 

　　二、機(jī)組概述

　　2D3.5-2.81/6-40型氮?dú)鈮嚎s機(jī)C-1102是空壓站裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一,該機(jī)組主機(jī)由國(guó)內(nèi)某公司制造，為兩列二級(jí)對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)，無(wú)油潤(rùn)滑水冷式、雙作用氣缸，由異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。每級(jí)氣缸進(jìn)、排氣口均按上進(jìn)、下出布置。每個(gè)氣缸均配置進(jìn)出口緩沖器，緩沖器與氣缸直接連接。其主要技術(shù)參數(shù)分別如下：

　　三、活塞桿陶瓷涂層脫落故障分析

　　本氮?dú)鈮嚎s機(jī)機(jī)組活塞桿采用的是高性能陶瓷涂層活塞桿，它的陶瓷粉末特性如下圖所示：

　　1.粉末特性：

　　粉末類型：AI203—Ti02

　　粒度范圍：40μ+20μ

　　粉末熔點(diǎn)：1840℃

　　2.涂層特點(diǎn)：耐磨的陶瓷涂層具有優(yōu)異的精加工性能，可在540℃以下工作，受稀堿等各種溶液的腐蝕。

　　3.涂層基本物理性能：

　　宏觀硬度：HRC60   氣孔率：＜2%

　　結(jié)合強(qiáng)度：35MPa  粗糙度：Ra 0.8

　　4.涂層厚度：＜0.25mm

　　5.涂層組織結(jié)構(gòu)：

　?。?）涂層金相組織

　　本壓縮機(jī)機(jī)組活塞桿采用的涂層是鈷包碳化鎢涂層，性能如下：

　　1.粉末特性：WC/Co粉末是以WC為核心，周圍為Co的包復(fù)層所組成的顆粒。

　　粒度范圍：（-200+400）目

　　粉末熔點(diǎn)：1260℃

　　2.涂層特點(diǎn)：耐磨粒磨損，粘著磨損，涂層硬度高，韌性好，結(jié)合強(qiáng)度高，適合540℃以下工作。

　　3.涂層基本物理性能：

　　宏觀硬度：HRc 55-60  氣空率：＜2%

　　結(jié)合強(qiáng)度：60MPa  粗糙度：Ra 0.4

　　4.涂層金相組織：

　　分析造成活塞桿表面陶瓷涂層脫落的可能原因有：

　　1.活塞桿在制造處理涂層過(guò)程中的原始缺陷；

　　2.填料密封環(huán)的箍緊彈簧設(shè)計(jì)太緊，引起摩擦力過(guò)大，導(dǎo)致活塞桿表面過(guò)熱炸裂；

　　3.活塞桿在檢修過(guò)程中出現(xiàn)磕碰引起裂紋。

　　首先分析活塞桿表面陶瓷涂層在制作過(guò)程中可能產(chǎn)生缺陷的因素。噴涂要求精密且細(xì)致，噴涂過(guò)程如下：

　　a.噴涂前準(zhǔn)備工作和工件預(yù)處理

　　①陶瓷粉末應(yīng)盛于密封容器中，應(yīng)干燥，無(wú)雜質(zhì)。

　?、谇鍧嵐ぷ鳎翰捎妹撝?，溶劑清洗（堿水或丙酮、汽油、乙醇等）、加熱等方式，除去工件待噴基體表面的所有油、脂等污染物。

　?、郾砻鎽?yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的棱角砂粒噴砂或采取其它粗化處理方法進(jìn)行處理。

　?、車娚安僮鲬?yīng)只限于要進(jìn)行噴涂的區(qū)域，其鄰接區(qū)應(yīng)以最適合具體工件的方法進(jìn)行遮蔽。采用的遮蔽材料應(yīng)耐噴砂粒子沖擊，并不污染已經(jīng)預(yù)處理的鄰近表面。

　?、菡诒尾牧蠎?yīng)耐噴涂溫度，而且不污染要噴涂的表面。

　?、抟蟛槐煌鈦?lái)物污染的孔和其他開(kāi)口可用鋼塞或橡皮塞進(jìn)行堵塞，經(jīng)噴砂處理后取出塞子。

　?、呓?jīng)過(guò)預(yù)處理后，要噴涂的表面不得再受污染。應(yīng)確保經(jīng)預(yù)處理的表面不再受油、脂、水或指印污染，若受到污染，則表面應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)處理。

　　b.噴涂工藝

　　①陶瓷粉末粒度選擇：根據(jù)對(duì)涂層功能的要求，采用適合的金屬陶瓷型復(fù)合粉末材料及確定合適粒度（通常為5-15μm）。

　?、谧龊脟娡考墓ぱb，調(diào)好噴槍，裝好噴涂粉末。

　　③噴涂工藝參數(shù)選擇和水系統(tǒng)調(diào)節(jié)：選擇噴槍與噴嘴、等離子氣體與送粉氣體，調(diào)節(jié)水源及冷卻系統(tǒng)，使噴槍出口水溫保持在12-35℃。

　?、芟到y(tǒng)調(diào)試：?jiǎn)?dòng)電源、供水系統(tǒng)、抽風(fēng)系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)，啟動(dòng)高頻起弧，調(diào)節(jié)等離子氣體、送粉氣體和各項(xiàng)參數(shù)，達(dá)到射束穩(wěn)定、集中，形成最佳焰流，使陶瓷粒子處于充分熔融或充分軟化狀態(tài)，具有最佳粒子速度，測(cè)試送粉速率，確定工藝參數(shù)。

　?、莨ぜ獓娡康谋砻鎽?yīng)在噴涂前進(jìn)行預(yù)熱。

　　通過(guò)與活塞桿表面陶瓷噴涂制造廠家咨詢溝通，噴涂工藝較為成熟，在活塞桿出廠時(shí)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)程序，并且本機(jī)活塞桿在最近一次檢修時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，且檢修中做了著色無(wú)損探傷，從檢修報(bào)告看沒(méi)有細(xì)小裂紋。本機(jī)在最近一次檢修中，嚴(yán)格執(zhí)行過(guò)程三級(jí)檢查驗(yàn)收程序，三級(jí)質(zhì)檢設(shè)備工程師沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常損壞，回裝活塞桿之前，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)陶瓷涂層部位有磕碰現(xiàn)象。結(jié)合這次拆檢，二級(jí)活塞桿陶瓷涂層表面有過(guò)熱發(fā)藍(lán)現(xiàn)象，表明活塞桿表面與填料密封環(huán)摩擦力過(guò)大。通過(guò)對(duì)檢修人員的檢修過(guò)程描述，發(fā)現(xiàn)最近一次填料密封環(huán)更換時(shí)，密封環(huán)的閉合收緊彈簧直徑比之前較大。在填料總成回裝后，回裝活塞桿時(shí)，活塞桿過(guò)填料時(shí)有明顯大于平時(shí)的阻力，維修人員涂抹潤(rùn)滑油后，多人合力推進(jìn)氣缸。說(shuō)明密封環(huán)閉合彈簧力超出設(shè)計(jì)要求，是本次活塞桿表面陶瓷涂層脫落的主要原因。

 

　　四、填料密封環(huán)分析整改及活塞桿修復(fù)

　　本壓縮機(jī)一二級(jí)填料總成如下圖所示，因壓力不同設(shè)置層數(shù)不同，密封環(huán)材料為填充聚四氟乙烯，填料盒設(shè)置冷卻水。

　　填料組裝要求，安裝前必須清洗填料的各零部件，保證無(wú)油污和其它臟物，正確安裝各層填料盒，保證填料冷卻水路暢通，正確安裝密封環(huán)在填料盒里的先后順序，及軸向間隙，測(cè)量密封環(huán)閉合彈簧，新舊彈簧直徑。檢修過(guò)程中，填料密封環(huán)清理很徹底，密封環(huán)安裝次序依照?qǐng)D紙沒(méi)有錯(cuò)誤，密封環(huán)軸向間隙0.25mm符合技術(shù)要求，根據(jù)拆檢下的舊彈簧，確認(rèn)閉合彈簧直徑比更換前大了2mm。經(jīng)與廠家溝通，確認(rèn)彈簧批次有誤。最終更換密封環(huán)彈簧后，填料與活塞桿摩擦力降低。

　　活塞桿返廠修復(fù)，按照陶瓷噴涂要求，確保過(guò)程可控，專人跟進(jìn)，噴涂注意事項(xiàng)：

　　①噴涂距離

　　噴涂距離小，涂層致密，結(jié)合強(qiáng)度高，但基體和涂層均過(guò)熱；噴涂距離大，涂層孔隙增加，涂層疏松，涂層材料的沉積效率降低，結(jié)合強(qiáng)度下降。一般合適的噴涂距離為50-100mm之間。

　?、趪娡拷嵌?/div>

　　等離子焰流軸線與噴涂工件表面夾角為90°。

　?、蹏姌屢苿?dòng)速度

　　噴槍移動(dòng)速度與工件運(yùn)動(dòng)線速度的合理匹配對(duì)每道涂層的厚度、涂層的均勻性及基體的受熱情況有重要影響，應(yīng)使噴槍在基體表面的移動(dòng)速度能使每道次新噴涂層壓蓋上一道次涂層。

　　④吹風(fēng)輔助冷卻

　　吹不噴涂區(qū)域，快速移動(dòng)工件或者噴槍，以消除涂層應(yīng)力，防止工件變形，減少涂層和工件氧化，也可采用間歇式噴涂方法。

　?、菰诓僮髟O(shè)備或工作過(guò)程中，如果發(fā)生以下情況時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉設(shè)備（按下急停按鈕）：

　　1）電流表示數(shù)急劇增長(zhǎng)；

　　2）設(shè)備或噴槍發(fā)出異常聲響；

　　3）電弧不連續(xù)；

　　4）漏水、漏氣。

　?、迖娡繎?yīng)連續(xù)進(jìn)行直到涂層達(dá)到足夠的厚度（應(yīng)留有磨削余量）。

　　噴涂之后，不應(yīng)有涂層從基體上明顯起皮或涂層開(kāi)裂的情況。若發(fā)現(xiàn)此類缺陷，應(yīng)除去涂層，重新進(jìn)行預(yù)處理和噴涂工序。

　　五.壓縮機(jī)活塞桿表面陶瓷噴涂修復(fù)后，運(yùn)行檢查

　　活塞桿修復(fù)后，維護(hù)人員做了無(wú)損著色探傷檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)微小裂紋。填料密封環(huán)新閉合彈簧到貨后，測(cè)量彈簧直徑及長(zhǎng)度，確認(rèn)無(wú)誤，回裝試機(jī)，運(yùn)行后，每4小時(shí)測(cè)量活塞桿與填料摩擦部位，溫度最高為90°C，達(dá)到了預(yù)期效果。

　　六.壓縮機(jī)日常維護(hù)巡檢加強(qiáng)事項(xiàng)

　　通過(guò)對(duì)本次壓縮機(jī)此次故障分析及解決，使設(shè)備管理人員及檢修人員在配件領(lǐng)取，新舊配件復(fù)核尺寸提高了認(rèn)識(shí)。并且在日常壓縮機(jī)巡檢時(shí)有的放矢，通過(guò)觀察填料冷卻水是否暢通，測(cè)量活塞桿溫度，來(lái)判斷填料有無(wú)異常磨損，通過(guò)觀察曲軸箱呼吸帽的油氣，判斷填料是否有異常泄漏，最終提高壓縮機(jī)的巡檢質(zhì)量。

來(lái)源：本站原創(chuàng)

展開(kāi)更多