热喷涂技术在泵轴修复上的应用

闫磊

（闫磊: 中石化管道储运公司鲁宁输油处，工程师,研究生。研究方向：输油工艺、安全工程管理、运行设备生产管理。）

一、前言

输油站8#输油泵机组已运行6万7千多小时，大修时发现泵两端密封腔安装的卸压套内径已被冲刷磨损成喇叭口状，驱动端与非驱动端卸压套内径正常值Φ91mm，磨损后驱动端卸压套内径Φ94mm，增大3mm，非驱动端卸压套内径Φ94.5mm，增大3.5mm。与卸压套部位对应的轴正常值是Φ89mm，磨损后驱动端轴径Φ88.5 mm,减小0.5mm。非驱动端轴径Φ88.3mm，减小0.7mm。分析原因；高压区的介质经冲洗冷却管到密封腔积聚，经过卸压套与轴之间的间隙流向叶轮入口负压区。介质随着泵轴旋转流动产生磨损，加之介质所含杂质颗粒加重磨损，就形成了螺旋状冲刷磨损。造成了卸压套内径外侧成喇叭口状，与之对应的轴成锥状。在此状态下继续运行会造成磨损继续恶化，造成回油量不断加大，泵效降低。如不及时解决问题，泵轴及卸压套由于磨损严重而报废。根据磨损程度分析，由于更新配件费用过高，拟采取修复方式进行维修，提出3种方案：1、电镀修复；2、补焊修复；3、热喷涂修复。在论证中发现电镀修复的镀层无法得到修复要求厚度，补焊修复存在无法避免热应力变形现象。热喷涂修复采用相应的材料（铬13硬度等级28）进行喷涂作业，涂层厚度及部件变形都符合要求，这一方案实施后对轴进行了精磨，达到了轴的技术等级要求。

二、修复原则

（一）修复成本明显低于新件购入价格，而低成本易耗件不值得修复。

（二）修复件能达到原件的尺寸精度、粗糙度、硬度、强度、钢度等技术条件；

（三）修复件的寿命至少能维持生产中允许的最小维修周期。

输油泵轴是精度高外形尺寸较大的零件，修复的重点是保证泵轴修复面的尺寸精度，整体的形位公差要求。对热喷涂有良好的适应性。虽然结合力（30MPa）较低，孔隙率较高。但由于修复面为轴颈，在有润滑的情况下具有微孔的金属喷涂层有极好的抗磨效果。喷涂时工件温升比较低，不会引起基体金相组织改变和工件的变形。

三、电弧热喷涂工艺过程

（一）表面预处理：对泵轴的各个部位进行形状公差检查，有超差之处采用车削的方法，去除各损坏部位的疲劳氧化层，直到见到新基体组织为止。

（二）表面粗化处理：粗化基体表面可以增大基体与喷涂层的接触面积，增强基体与喷涂层间的结合强度，喷涂层不易剥落，使修复面的使用寿命得以提高。因此采用喷砂表面粗磨得方法，使表面粗糙度Ra≥12.4um。

（三）预热及保护预热可以净化表面：去除表面上吸附的油污和水分，消除泵轴的部分残余应力，使喷涂层和基体间的收缩应力差值减小，防止涂层脱落。

（四）喷涂底层采用镍铝合金焊丝：这种焊丝材料是发热型的，能与基体金属形成微冶金结构，增强结合强度。但这个喷涂层机械加工性能不好，因此只作为喷涂底层用，厚度控制在0.1¬—0.6mm，不能过厚。

（五）喷涂工作层材料为镍铬合金，喷涂时，应将喷涂电流、压缩风调整到工艺要求的适当值，待电弧将合金焊丝熔化成熔融状，再用压缩风雾化成熔滴喷至工件表面。连续喷涂的每层厚度应≤0.2mm。喷涂层的总厚度（含机加工余量）一般为0.3—0.6mm。

（六）机械加工泵轴自然冷却至常温后，便可进行机械加工。通过粗、精车、磨削加工，使修复表面达到尺寸精度要求。修复后的表面，应均匀无裂纹、夹杂等缺陷，硬度在45HRC以上。

四、效果

采用热喷涂技术对泵轴修复，机组的修理工期只有10天，修理费用3.5万元。试运转轴瓦温度等指标全部正常，投入正常运行3个月后，对润滑油进行铁谱检测合格。运行半年后停机检查，泵轴修复面完好如初，无脱皮剥落和磨损现象。

［1］袁恩熙.工程流体力学［M］.石油工业出版社，2002.

［2］薛祖绳.工程流体力学［M］.中国电力出版社，1997.

［3］孔珑.工程流体力学［M］.水利电力出版社，1990.

［4］高安东.输油管道规程汇编［M］.石油工业出版社，2009.