一種泵殼磨損的修復方法分析

趙喜群

（國網能源電力檢修工程有限公司，河南 焦作454001）

0 引言

某熱電廠汽輪機組在前軸箱內配備一臺主油泵（Q＝2 800L／min，P＝1.96MPa），靠齒形聯軸器與高中壓轉子主軸連接，主油泵泵殼由灰口鑄鐵鑄造。高分子復合材料是以高分子復合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的復合材料，也是在高分子化學、有機化學、膠體化學和材料力學等學科基礎上發展起來的高技術學科，現已發展成為重要的現代化應用技術之一。高分子復合材料的微粒既有金屬的特點，又有優良的耐腐蝕性能，并且耐高低溫（－45～＋500℃），具有優良的物理機械性能、耐化學腐蝕性能、耐熱性能和化學穩定性，它極大地彌補了金屬材料的應用弱項，已廣泛應用于設備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復保護。

1 故障現象

某熱電廠＃2機組起動并網后1h，檢查發現汽輪機機前箱有油煙，觀察前箱內部爆燃后通過結合部向外噴油煙，大約30～40min爆燃一次，對系統進行全面檢查，未發現異常，將前箱和＃2瓦氣密式油擋供氣總門關閉；5h后觀察前箱爆燃頻率增加，有時大約15min爆燃一次；6h后觀察＃2機油系統主油泵出口壓力緩慢下降至1.83MPa（啟機時1.93MPa），＃1射油器出口油壓0.09MPa（對比＃1機＃1射油器出口壓力為0.22MPa），判斷＃1射油器工作異常，由于主油泵和射油器處于運行中，暫無法檢查；7h后，＃2機主油泵出口油壓降至1.7MPa，啟動＃2機高壓啟動油泵；機組快減負荷到0打閘停機。解體檢查主油泵，發現主油泵葉輪及泵殼磨損嚴重、密封環裂紋，泵殼磨損深度約10mm，如圖1、圖2所示。

圖1 葉輪與泵殼磨損

圖2 泵殼磨損情況

2 修復過程

由于主油泵泵殼制造廠無現貨，制造周期長，等待配件對電廠的生產經營影響極大，因此決定對泵殼采用現場修復的方法。

灰口鑄鐵含碳量高、材質脆性大且雜質含量多，缺乏塑性和韌性。對于灰口鑄鐵泵殼修復常采用熱補焊法、冷補焊法和復合高分子材料修復法。

熱補焊法需施焊前預熱到500℃左右，再用鑄鐵焊條或不銹鋼焊條氣焊。對于主油泵殼體，由于其特殊的高結構，現場不具備堆砌專用的鑄型和加熱爐的條件，無法采用此方法。

冷補焊法選用鎳鐵合金焊條，僅在施焊前把焊接區加熱到150℃左右，焊補完成后緩冷即可。但對于本次燒損的主油泵殼體，厚度達到10mm以上，直徑達390mm左右，施焊面積巨大，無法保證焊件焊接后的變形情況、裂紋和殘余應力。

高分子材料修復法采用模具，配好材料后澆注成型。通過優化配比，高分子材料修復后可以顯示出高強度的粘接力和吸收沖擊能量的韌性，且具有很高的抗氣蝕、腐蝕破壞的強度和硬度。由于本次發生故障的主油泵泵殼形狀復雜、磨損過于嚴重，無法直接使用高分子材料修復。

針對本次主油泵泵殼的磨損，根據主油泵泵殼的特點，制定了在主油泵殼體上加工卡槽，特制專用的泵殼流道配件填充板兼做高分子材料的骨架，在主油泵泵殼卡槽內鑲嵌，然后用高分子材料固化成型且修復流道型線的方法（圖3、圖4）。

圖3 流道配件的卡槽

圖4 修復后

具體步驟如下：

（1）機加工鏜床修理主油泵的磨損部位，加工出一定寬度（16mm）的圓柱面；

（2）在主油泵殼體機加工圓柱面上用鏜床加工出寬8mm、深8mm的卡槽；

（3）在主油泵殼體中分面的卡槽部位加工出壓板槽；

（4）根據主油泵流道型線在車床上加工出相應的流道配件填充板；

（5）在泵殼及密封環裂紋末端打?5mm的止裂孔；

（6）對泵殼做清潔處理；

（7）根據主油泵的工作特性選用某公司的EB101超聚金屬工程修復材料對流道配件填充板進行填充修補；

（8）采用熱光源照射保溫40℃使修復材料固化成型。

3 結論

（1）泵殼經過修復后，泵殼流體流道光滑，材料結合緊密，恢復了泵殼的宏觀尺寸，保證了油泵的各部密封間隙；投入運行至今，該主油泵各項參數達到了設計要求且運行良好；期間數次檢查，泵殼和高分子材料完好。

（2）本次修復達到了損壞的主油泵盡快投產和保證性能的預期目的。

（3）高分子復合材料適用于損壞程度較小的部件的直接修復，本次泵殼的修復采用鑲嵌鋼骨架縮小高分子復合材料填充體積的方法，對于嚴重損壞部件的修復具有推廣價值。

（4）對于其他類型較嚴重磨損、汽蝕的離心泵修復和提高效率有較大的借鑒意義；高分子材料修復防護節能于一體，在有效提高設備可靠性的同時節能效果明顯。

［1］周振豐.鑄鐵焊接冶金工藝［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［2］潘祖仁，賈紅兵.高分子材料［M］.南京：南京大學出版社，2009.