尾气压缩机缸体的国产化修复研究

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炼化装置检修期间，苯乙烯装置 PC-271尾气压缩机缸体内部发现多处裂纹，深度达 5 mil左右，已无法继续使用，已严重影响到装置的正常开工。该压缩机是美国LUFKIN的设计工程师采用最新的AGMA标准进行设计制造的进口设备，价值 3400万元人民币。该压缩机缸体为高强度灰口铸铁，经加工前经过精确的应历消除处理 ；缸体是剖分式结构，盖与体之间的结合面进行了精加工；缸体具有很高的刚性，保证了齿轮的精确对中；所有箱体的开孔均经过精镗加工，严格保证装配精度要求 1详见图1所示。

经联系国内多家著名专业厂家，均无法对其进行修复，最后，我厂承担了该项科技攻关任务。

收稿 日期：2012-07-20I 2013年O1期(总第237期)2 修复前的原始数据缸体敞口端水平方向检测缸体的上下表面偏差为0 mm，垂直方向上检测缸体左右面的平行度偏差≤0.05 mm。缸体轴承孑L同轴度的检测数据如图 1所示。

阳极前孔径 阴极前孔径阳极后孔径i0阴极后孔径图 1 缸体轴承同轴度检测 璺 - - ～ - 该测量数据将是修复工作的基础数据，所有的工作都必须以该数据为准进行施工，同时也是检测最终修复结果是否合格的标准。

3 缸体内壁清理及堆焊首先，缸体上大镗床，对内壁进行缸体内壁减薄粗镗。当加工至裂纹消失后 ，进行理化着色检测，检测无裂纹为合格。经过测量半径方向内壁减薄了5.5 mm。

用于铸造该缸体的高强度灰口铸铁的碳以细片装石墨的形式存在于纯珠光体的基体中，抗拉强度和硬度均很高」拉强度为 200～250 MPa，布氏硬度为 170～240。化学成分为： 2.6%-3.8%， 1.2%～3.O%，Ww0.4%～1.5%，还有磷硫等杂质，几乎没有塑性，其延伸率3<0.5%，冲击韧度O/KV2～5 J/cm：。灰口铸铁的化学成分及力学性能特点 ，再考虑焊接过程中如果工件受热不均匀 ，片状石墨尖端会形成较大的应力集中，当应力超过铸铁的强度极限时就会发生焊接冷裂纹 [21。

在充分分析缸体材料焊接性能的基础上，决定在粗镗后进行内壁焊条堆焊修复。为了避免焊接温度过高对基层的机械性能产生影响，需要在缸体外壁进行水冷处理。同时在进行过渡层焊接时采用大电流、快速堆焊的工艺措施 ，以减少基层的熔合比，从而避免产生微裂纹，复合层采用小电流、多层多道、往复式运条连续焊的方法进行堆焊，以减少缸体内壁的焊接应力。此外，在堆焊时严谨采用连续焊接，要采用分区对称焊接的方式，来有效的控制缸体变形导致的形位公差。

过渡层选用 A062焊条，要求焊肉高度 2～3 mm，内壁堆焊 2层 ：复合层选用 A022焊条 ，要求焊肉高度达到4-5 mm，并堆焊 3～4层。在堆焊时，每层堆焊完成，待冷却后要求进行着色检测，确定合格无裂纹后方可继续进行堆焊。

堆焊完成后用电加热带对缸体进行消除应力热处理，要求缓慢升温，350～380℃，恒温 6 h后 ，盖上保温棉进行缓冷。

4 模拟缸体的镗床加工为了能稳妥的完成压缩机缸体的修复任务，在正式加工前，预制了-件内部腔体结构尺寸完44l i瓣 慰全-致的模拟缸体，如图2所示。现在该模拟缸体上进行加工，对镗床及加工工艺的可行性进行模拟加工。

图2 压缩机缸体内腔加工图首先，采取主轴进给的方式对缸体进行镗削。

由于主轴长度增加，由于自重及切削反作用力的影响，主轴的挠度逐渐增大∽和孔系的尺寸精度和形状精度降低 [31如图3所示。

图 3 镗床主轴挠度示意图因此，为了提高镗削的精度，考虑将主轴进给改为工作台进给。这种镗削方法的镗刀杆做旋转运动，工作台进给，镗刀杆在加工过程中，悬伸长度保持不变，刀具系统刚性固定：由于镗刀刀具的系统刚性较主轴进给镗削法好 ，挠度值能保持稳定的值 ，所以镗削精度相对较高 [31。

5 缸体的机械加工5.1 阴阳转子轴承套回装在对缸体内腔进行加工前，需要先将转子轴承套回装。目的是以轴承套作为对刀的初始基准，以便更精确的镗削内腔多余焊肉。

但由于经过了电加热带消应力热处理，转子轴承孔发生了0.06 mm的变形，轴承无法正常回装。为了对形位精度进行修正，将行磨轮安装在躺床主轴上，对阴阳转子轴承孔进行行磨。详细2013年Ol期(总第237期)-制 造行磨次数及磨削量详见表 1。待磨削尺寸合格后回装转子轴承。

5.2 缸体形位公差装夹找正表1 转子轴承孔行磨参数行磨次数 行磨转 n (r/min) 磨削量 mm) 椭圆度(mm)第 1遍 80 O.02 0.O6第 2遍 10O 0.O2 0.04第 3遍 125 0.01 0.O5第 4遍 125 O.01 O.oo首先对缸体端面的上下、左右的偏差进行找正。再对阴阳转子的2对轴承孑L的母线偏差进行找正。待调整缸体位置后，符合00.05 mm的公差范围即可，然后将缸体夹紧。

5.3 缸体内腔镗削缸体内腔加工净尺寸如图3所示。先实测内腔直径尺寸为，/503 mm，照理论尺寸为b5090.03 mm。

因此，直径方向有6.98 mm的余量，即半径方向有3.49 mm的加工余量。根据模拟缸体镗削的经验，优先采用工作台进给。主轴伸出762 mm后，只旋转不继续进给，以保证主轴刚性及挠度的稳定性。

- 次镗削采用硬质合金镗刀加工，背吃刀量%为 3 mm。在镗削完成后，对内腔表面进行着色检测，合格后再继续进行二次镗削。二次镗削背吃刀量为 1 mE，镗削并着色检测合格。三次精镗的背吃刀量为0.49 mm。详见表2所示。

表 2 压缩机缸体内腔镗削参数镗削工序 n(r/min) mm/r) nD(mm)粗镗 l15 O-30 2.oo半精镗 340 O.20 1.O0精镗 420 O.15 0.495.4 缸体水压试验缸体加工完成后对其进行水压试压，并保压30 min，无泄漏合格。

6 结语通过对该进口尾气压缩机缸体国产化修复研究，实现了压缩机的长周期平稳运行，积累了原始数据检测、腔体内壁堆焊、热处理及内腔加工等方面-整套的经验，为今后相关机型的国产化修复提供了全面、有效的借鉴。大大降低进口压缩机的维护成本，为炼化企业节省了极为可观的采购资金，并有效的保证装置了的平稳生产。