新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)

金屬扣合修復技術(shù)

申亮 馬玉華 劉延昌 孫勇強 雍開平新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)

零件修復是設備維修的一個重要組成部分，應用各種修理技術(shù)是提高維修質(zhì)量，降低成本，延長設備使用壽命的重要方法。金屬扣合修復技術(shù)是一種新型的鑄件裂紋無焊接修復技術(shù)。該技術(shù)采用一種特殊的物理聯(lián)接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強鎖片垂直于裂紋方向鑲?cè)?，從而依靠縫合釘?shù)牡瑰F螺紋與鎖片上的凸緣結(jié)構(gòu)，牢牢地將裂紋兩側(cè)的母材扣合、鎖死。金屬扣合修復技術(shù)具有無熱應力，處理表面平整，操作性強，密封性好，經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。大中型設備的鑄造零部件一旦發(fā)生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優(yōu)先選用金屬扣合修復技術(shù)。

裂紋；修復；金屬扣合；縫合釘

在油氣田集輸領域，絕大多數(shù)重型機械設備（如油氣混輸?shù)穆輻U泵，地層注水的柱塞泵以及天然氣輸送的壓縮機）一些零部件如機座、箱體、缸體等均為鑄造件。這些設備在長時間的運轉(zhuǎn)過程中，由于振動、疲勞損傷等原因，有時會產(chǎn)生裂紋、斷裂。常見的焊接修復技術(shù)存在一定的弊端，因此，找到一種快速修復此類零部件故障的方法迫在眉睫。

1 常見零件修復技術(shù)

零件修復是設備維修的一個重要組成部分，應用各種修理技術(shù)是提高維修質(zhì)量，降低成本，延長設備使用壽命的重要方法。常見零件修復技術(shù)有以下三種基本方法：一是對已磨損的零件進行機械加工，使其重新具有正確的幾何形狀。二是利用堆焊、噴涂、電鑲和粘接等方法增補零件的磨損表面，并恢復其名義尺寸、幾何形狀以及表面粗糙度。三是通過特別修復技術(shù)，改變零件的某些性能，或利用零件的金屬塑性變形來恢復零件磨損部分的尺寸和形狀。

2 金屬扣合修復技術(shù)

金屬扣合修復技術(shù)是一種新型的鑄件裂紋無焊接修復技術(shù)。該技術(shù)采用一種特殊的物理聯(lián)接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強鎖片垂直于裂紋方向鑲?cè)?，從而依靠縫合釘?shù)牡瑰F螺紋與鎖片上的凸緣結(jié)構(gòu)，牢牢地將裂紋兩側(cè)的母材扣合、鎖死。

金屬扣合修復技術(shù)使用的修復件共有三種，包括縫合釘、加強鎖片、螺孔修復環(huán)。

修復件抗拉強度實驗：將實驗樣本放在專用測量拉力實驗器械上，在其兩端逐漸施加拉力，在10mm/min的速度下直至將其拉斷，從而測試出可承受的最大拉力，實驗結(jié)果見表1（樣本尺寸為30mm×70mm，材質(zhì)為40號灰口鑄鐵）。

表1 縫合釘與加強鎖片抗拉強度實驗

3 金屬扣合修復技術(shù)選用原則

對于尺寸較大的鑄件，判斷其能否采用金屬扣合修復技術(shù)，需從以下幾個方面考慮：①是否為受交變載荷的運動部件；②是否為承受高溫、高壓件（溫度≥500℃，壓力≥10MPa）；③是否有很高的精度要求，設備是否已接近折舊年限；④更換零件的費用與維修費用的差額是否較大；⑤更換零件的周期與維修周期的差額是否較長。

4 金屬扣合修復工藝

2013年新疆油田某集輸站庫的維修人員發(fā)現(xiàn)一臺天然氣壓縮機組的動力缸機體上出現(xiàn)一道裂紋，該裂紋沿螺栓孔貫穿該鑄件。裂紋總長約334mm，該零部件為一體鑄造，加工成型。

4.1 修復前的準備工作

（1）確定裂紋的情況。對裂紋處進行全面清潔，也可采取磁粉探傷，確認裂紋。

（2）確定修復方案。設備管理人員經(jīng)過多方面對比后決定采用金屬扣合修復技術(shù)對該裂紋進行修復，修復方案比較見表2。

表2 修復方案比較

4.2 修復流程

（1）埋置縫合釘。在裂紋兩側(cè)選取合適位置，用鉆頭垂直于裂縫鉆出一組安裝孔，使用鉸刀將鉆好的通孔鉸出與縫合釘相同螺距的螺紋孔。將若干縫合釘旋入螺紋孔內(nèi)，縫合釘安裝完畢，同時在螺紋表面涂修復液起到緊固和填充密封的作用。

（2）鑲配加強鎖片。在裂紋縫合處選取位置，首先使用模具在該位置處銑出鎖片的鑲嵌位置，其深度要稍小于鎖片的厚度，最后將加強鎖片鑲?cè)腩A留位置。

（3）安裝螺孔修復環(huán)。對破損的螺紋孔進行修磨，使用鉸刀將修磨后的螺孔鉸出與螺孔修復環(huán)外側(cè)螺紋相同螺距的螺紋，而螺孔修復環(huán)的內(nèi)側(cè)螺紋必須與原螺紋一樣，最后將螺孔修復環(huán)旋入損壞的螺孔內(nèi)。

（4）修復表面平整處理。用磨光機剔除縫合釘或鎖片多余部分，再對表面進行打磨和拋光。

4.3 經(jīng)濟效益評價

天然氣壓縮機裂紋修復后已平穩(wěn)運轉(zhuǎn)8000h，機組運行情況良好。金屬扣合修復技術(shù)具有無熱應力，處理表面平整，操作性強，密封性好，經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。修復方案經(jīng)濟對比見表3。

表3 修復方案經(jīng)濟對比

5 結(jié)論

大中型設備的鑄造零部件一旦發(fā)生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優(yōu)先選用金屬扣合修復技術(shù)。目前該技術(shù)除了在天然氣壓縮機上得到應用外，還在油氣混輸泵螺旋套、注水泵曲軸箱以及一些低壓容器殼體上得到成功應用。金屬扣合修復技術(shù)已在油氣田集輸設備領域得到廣泛的應用。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.067