“福世藍”修復技術應用實例

秦學恒

1 前言

新型干法水泥系統(tǒng)生產設備屬于連續(xù)運轉工況，其設備故障應急處理要求高效、可靠地處理突發(fā)設備故障，盡量縮短系統(tǒng)停機時間，“福世藍（First Line）”高分子復合材料修復技術應運而生。在水泥企業(yè)中該技術已在設備維修方面得到較為廣泛的應用，并以其簡易、高效、可靠等性能優(yōu)勢改善了傳統(tǒng)設備搶修中勞動量大、費時長、成本高等問題，在控制生產成本以及提高設備管理水平等方面取得了較好的效益。與此同時，掌握該技術需要一定的技術水平與實踐經(jīng)驗，操作過程中要求操作者嚴格控制好各項技術參數(shù)。筆者總結了幾年來使用該技術在設備維修方面取得的一些經(jīng)驗，以下介紹三個使用“福世藍”技術進行設備維修的實例，供同行參考。

2 實例1：窯頭排風機軸面修復

2.1 故障描述

2009年12月黑龍江某新建5000t/d工廠，試生產過程中窯頭排風機非負荷側軸承高溫，軸承內套與軸表面燒熔“膠合”，軸表面形位尺寸受到破壞。

2.2 原因分析

軸承座密封處漏油，內部缺油，巡檢忽視導致。

2.3 解決方案

2.3.1 常規(guī)方法

先將風機葉輪傳動組整體拆卸，更換傳動軸或拆卸傳動軸，并且對軸補焊加工修復，預計工期48h。

2.3.2 使用“福世藍”技術

施工方法上不采取整體拆卸，僅對膠合面局部進行修復；使用2211復合材料產品配比粘結，預計工期12h（含加工制作模具、復合材料固化養(yǎng)生）。

在施工過程中應注意以下幾個方面：

（1）模具的制作（圖1）。

以風機的軸肩尺寸為定位面，采取一次車削加工保證軸鍵圓弧面和軸肩圓弧面的同軸度；兩端孔制作配合定位銷（一面、兩銷定位），其余用螺栓夾緊、兩對半圓接合面的表面粗糙度達到6.3級、倒角1×45°、軸肩尺寸（過渡配合）進行定位。

（2）軸表面修磨，加工制作標準形位尺寸模板（圖2），保證涂膠層均勻，厚度尺寸達到修復要求。

使用拋光機將膠合面打磨光滑，建議開10mm間距、3mm深度網(wǎng)格槽增加粘附強度；以第一道軸肩外形尺寸為基準制作模具，修復同時受損的軸肩和軸承配合面。在模具制作過程中，要注意以下幾點：

a盡可能采用外形尺寸及剛度足夠的材料。在選擇材料過程中，建議使用軸徑1.5倍的實心中碳鋼，以保證足夠的剛度和加工余量。加工工序需要先進行剖分、定位、夾緊后，車削加工。

b盡可能全部冷加工，若必須經(jīng)過焊接工序，要充分考慮溫度和形位尺寸變化。

c固化、脫模后，接口部位修磨，使用尺寸模板以及塞尺、千分尺等量具，檢查修復后的形位尺寸，將局部缺膠部位修補涂抹，達到要求以后進行軸承裝配等工作。在脫模過程中由于“福世藍”材料具備均衡的物理性能（用于修復軸類磨損的“福世藍”2211復合材料具有高達1030kg/cm2的抗壓強度、415kg/cm2的粘結力和抗腐蝕性能），用“福世藍”技術修復后，利用“福世藍”材料良好的吸波性和退讓性，可以緩沖金屬之間的相對沖擊，使其緊密配合。

該方法只可進行一次裝配，如果能避免二次裝配中聯(lián)軸器與軸套拆卸以及滾鍵等情況出現(xiàn)的間隙和產生的相對運動，則可保證修復部位在正常周期內的使用。

3 實例2：回轉窯地腳螺栓拉斷及基礎修復

3.1 故障描述

2012年10月安徽某2500t/d工廠，回轉窯托輪底座兩個M48地腳螺栓松動后被拉斷，造成托輪底座與混凝土基礎振動。

3.2 原因分析

圖1 模具

圖2 尺寸模板

圖3 托輪軸承座及基礎底座

回轉窯托輪在生產過程中，因腐蝕、老化、意外損傷、設備振動等因素影響，造成混凝土基座、地面等部位損傷，導致地腳螺栓斷裂，嚴重影響回轉窯設備的安全及系統(tǒng)連續(xù)生產。

3.3 解決方案

3.3.1 常規(guī)方法

設備停機后，取出混凝土基礎內斷裂的地腳螺栓，或在不停機條件下新增加4組地腳螺栓孔，重新進行一、二次澆筑，預計工期20d（含鉆孔、一次、二次灌漿養(yǎng)護15d）。

3.3.2 使用“福世藍”技術

施工方法與常規(guī)方法相同，使用5010A/D-1511復合材料產品配比粘結，預計工期5d（含鉆孔、復合材料養(yǎng)護）。

考慮到回轉窯主機連續(xù)運轉，在長時間松動情況下，影響窯體振動增加和軸瓦潤滑效果，存在隱患，故采取第二種解決方案。費用方面第二種方案與第一方案基本相同。在施工環(huán)節(jié)中需要注意以下幾點：

（1）清潔、清洗工作中，應先將鉆下的混凝土清除，再使用無水乙醇對鉆孔內徹底清洗。

（2）使用電熱風機吹干鉆孔，將高分子復合材料按照重量比例調和進行澆注。

（3）24h固化后，才可以進行螺栓緊固。

（4）施工后對新增加的地腳螺栓部位，焊接連接板和支撐筋板，緊固地腳螺栓。

（5）利用停機檢修機會，清除振動局部損壞的二次灌漿混凝土層，重新進行修復澆筑，同時把新增加的底座板與原基礎連成整體。

養(yǎng)護期后基礎牢固，設備運轉平穩(wěn)，徹底解決了地腳螺栓折斷問題。

4 實例3：篦冷機傳動軸與法蘭套磨損修復

4.1 故障描述

2013年2月安徽某2500t/d工廠，篦冷機傳動軸與法蘭套滾鍵內部磨損。

4.2 原因分析

該處設計雙鍵傳動，在部件裝配過程以及受軸和法蘭套鍵槽加工基準影響，必然會出現(xiàn)某一個鍵槽與鍵單邊先受擠壓力，局部組織疲勞變形后，兩者之間出現(xiàn)間隙，導致運轉過程中產生輕微抖動現(xiàn)象。傳動軸與法蘭套之間經(jīng)過一段時間的相互沖擊、摩擦，使其配合的間隙變大，最后出現(xiàn)相對轉動和擺動的問題。修復前，法蘭套內表面與軸表面已經(jīng)出現(xiàn)2～3mm的間隙，軸表面麻點狀坑分布數(shù)量較多（直徑1～2mm，深度1mm）。

4.3 解決方案

4.3.1 常規(guī)方法

整體拆卸傳動軸，將軸和配合法蘭套的磨損表面部位進行補焊后重新切削加工，現(xiàn)場重新裝配。施工時間約為72h（需20位人工費用及含吊裝機具費用）。

4.3.2 使用“福世藍”技術

利用鍵槽定位即修復軸、孔鍵槽，加工配合尺寸的平鍵。在磨損面涂抹高分子金屬修補劑，將定位后孔軸表面粘結。“福世藍”工藝修復方案具體包括：

（1）表面處理

第一步，對磨損的法蘭套與軸用現(xiàn)場氧氣、乙炔割炬對軸表面加熱除油去水處理，將滲透到金屬內的油、水類液體完全烤出。擦拭清除部件上殘留的灰渣及污染物，使用游標卡尺或螺旋千分尺測量磨損后的實際尺寸。

第二步，確定磨損量以后，對待修表面用磨光機打磨，直至打磨出金屬原色為止，以除去表面的氧化、鈍化膜，保證粘結強度。

第三步，用無水酒精進行表面清洗，除去表面的灰塵。

（2）調和材料

材料為雙組分材料，均勻調和，調至一種顏色為止。

（3）修復磨損面

圖4 篦冷機傳動軸裝配圖

采用模具修復或者定位修復，最大精度地保證同心度。涂抹材料時，先將材料均勻地涂抹在軸外表面，然后再涂法蘭套內磨損表面，將軸套對準鍵槽位置進行裝配（該部位鍵槽前端開放式見圖4）；將雙鍵同時錘擊裝配進入軸、套鍵槽；通過鍵體微變形脹緊達到配合定位要求，打磨處理外部殘余鍵料；安裝軸承、螺栓等部件。雙鍵脹緊定位徹底解決了鍵和鍵槽裝配間隙問題，修復固化后滿足裝配件同軸度要求。

（4）固化要求

由于當時的窯系統(tǒng)點火升溫時間滿足固化要求，所以修復后采取常溫24h固化（注：材料本身24℃的情況下需要24h完全固化，溫度每升高11℃，固化時間縮短一半，所以當設備需要馬上開機生產時，可以采用電弧燈加熱的方式對材料進行加熱。當加熱至68℃時，只需固化1.5h即可。材料具有非常好的機加工性能和抗化學腐蝕性能，所以在修復轉速達到1500r/min以上的電機軸時，完全可以采用機加工修復的工藝來保證同軸度）。

帶載運轉一個月后，利用檢修機會對修復部位檢查，其狀態(tài)與修復時相同（注：修復層的粘接強度是衡量修復層與基體表面間結合力的標志，也是衡量修復層質量的重要數(shù)據(jù)。“福世藍”材料的試樣拉伸試驗，斷面拉伸強度為425kg/cm2。分析試樣的破壞形式，屬于內聚破壞。修復層粘著牢固不易脫落，滿足被修復部件的使用條件）。

本次設備維修使用福世蘭技術，采取雙鍵脹緊定位以及利用材料結合強度替代過渡配合進行修復。在成本方面約節(jié)省50%，工期方面節(jié)省48h。

5 結語

材料性能與設備維修技術的有機結合是福世蘭技術的核心，合理運用該技術可減輕設備維修勞動強度和運行風險，縮短設備維修時間，降低設備維修成本。