熱噴涂和電鍍耐磨合金技術在轉動設備軸封上的應用

吳濤

摘 要：本文論述了轉動設備當中，骨架、填料類軸封泄漏的主要原因。并結合實例進行分析，運用在軸（軸套）上熱噴涂和電鍍耐磨合金的方法進行解決。

關鍵詞：轉動設備；軸封泄漏；軸；熱噴涂；電鍍

對于轉動設備來說軸封泄漏是最常見的故障。“軸封”，從字面上理解：一個是“軸”，一個是“封”。軸封泄漏如果是“封”出現了問題，比如骨架油封、盤根、填料環等易損件發生磨損，可以進行更換。但如果是與之配合做相對運動的“軸”出現了問題，比如泵軸、軸套、壓縮機活塞桿等價值昂貴的非易損件發生磨損，又該怎么辦呢？經過我們研究，制定了在“軸”上熱噴涂或電鍍耐磨合金（包括硬質合金、錳鐵合金等）的方案，以達到提高“軸”耐磨性的目的。這個方案先后在聚丙烯粉料輸送風機（羅茨風機）C401A/B，聚丙烯第二反應釜D202，聚丙烯丙烯氣壓縮機C301C以及1#制氫天然氣壓縮機C101A/B等設備的“軸封”上得到了應用，并取得了顯著的效果。通過在“軸”上熱噴涂或電鍍耐磨合金不但使磨損的“軸”得到了修復，消除了泄漏故障，而且“軸”經過熱噴涂或電鍍耐磨合金之后，其耐磨性顯著增強，極大的提高了“軸”的使用壽命。不但延長了設備的運行周期，降低了員工檢修的勞動強度，而且節約了大量的機物料費用。

聚丙烯粉料輸送風機（羅茨風機）C401A/B軸承箱上的軸套在熱噴涂耐磨合金之前，經常發生磨損，導致油封漏油甚至甩油。即便對油封進行了改造，軸套磨損問題也依然存在，設備漏油問題始終沒有徹底解決，嚴重影響設備的長周期運行；該設備檢修一次勞動強度很大，更換新軸套也要花費一定的費用，因漏油導致現場環境衛生很差；

圖1是聚丙烯粉料輸送風機（羅茨風機）C401，軸承箱上一共5個動密封點，密封方式為轉動的軸套與靜止的復合油封緊密配合（見圖2）。

由于該設備的漏油問題一直未徹底解決，我們將這兩臺設備列入了15年大修項目。在大修期間，對這兩臺設備進行拆卸后發現軸套和預先判斷的一樣，發生了磨損（見圖3）。我們對此進行了研究，并從機械密封動環上找到了靈感：機械密封動環的材質大多是硬質合金，其主要成分為碳化鎢和粘結劑鈷，耐磨性很強。能不能在軸套表面形成一層硬質合金耐磨層呢？經過我們查找，了解到了熱噴涂硬質合金技術。該技術是利用熱源將硬質合金加熱至熔化狀態，并以一定的速度噴射沉積到經過預處理的軸套表面形成涂層的方法。于是我們制定了在軸套表面熱噴涂硬質合金的方案。該方案在相關方支持下成功實施。圖4是熱噴涂硬質合金后的軸套。

這兩臺設備采用熱噴涂硬質合金方案后，已運行半年以上，未發現有漏油現象。

圖5是聚丙烯第二反應釜D202，密封采用機械密封加盤根密封的型式。2015年大修對該釜進行拆卸后發現，密封軸套在與盤根配合的位置發生了磨損（見圖6）。和2.1聚丙烯粉料輸送風機制定的方案一樣，我們也采用了在軸套表面熱噴涂硬質合金的技術。圖7是熱噴涂硬質合金后的軸套。

該釜采用熱噴涂硬質合金技術后，已運行半年以上，密封未發現有泄漏現象。

2015年大修對該壓縮機進行拆卸后發現，二級活塞桿磨損嚴重（見圖11）。為了從根本上解決活塞桿磨損的問題，我們進行了研究，并從相關資料上了解到了電鍍錳鐵合金技術。該技術是一種電化學反應，也是一種氧化還原反應，是將零件（活塞桿）浸在金屬鹽溶液中作為陰極，將錳鐵合金材料作為陽極，接直流電源后，在零件（活塞桿）上沉積出錳鐵合金涂層的方法。錳鐵合金具有很強的耐磨性，可有效防止活塞桿的磨損。于是我們制定了在活塞桿表面電鍍錳鐵合金的方案，該方案在相關方的支持下，成功實施。圖12是電鍍錳鐵合金后的活塞桿。

在該方案實施后不久，2015年9月，我們對制氫兩臺天然氣壓縮機C101A/B進行大修，對壓縮機拆卸后發現4根活塞桿都有不同程度的磨損。按照經驗，我們也制定了電鍍錳鐵合金的方案，并成功實施。

到目前為止，以上三臺壓縮機都運行良好，未發現有介質泄漏的現象。

熱噴涂耐磨（硬質）合金技術在石油石化行業很廣闊的推廣價值，尤其在轉動設備軸封上應用前景廣闊。可大體分為兩類：一是設備上帶有骨架油封類，如往復活塞壓縮機及其電機、羅茨風機、螺桿壓縮機、隔膜壓縮機、減速機、液力耦合器、壓縮機注油器、粉料旋轉閥以及各種機泵等，二是設備上帶有填料（盤根）類，如反應釜、粉料干燥機、再生風機、除塵風機、特閥、真空泵、柱塞泵等。

熱噴涂耐磨（硬質）合金技術還具有幾大特點：一是設備輕便，可現場施工；二是適應性強，一般不受工件尺寸大小及場地所限；三是涂層厚度可以控制；四是大部分金屬表面均可采用該技術。以上特點更增加了該技術在轉動設備軸封上應用的推廣價值。

電鍍耐磨（錳鐵）合金技術和熱噴涂耐磨合金技術一樣，也具有廣闊的推廣價值。尤其對于往復活塞壓縮機組，如果活塞桿發生磨損，均可采用此技術進行修復。另外像柱塞泵的柱塞，氣缸的活塞桿等發生磨損也可利用此技術進行修復。