Вопросы для самоподготовки
Понятие надежности оборудования.
Свойства надежности.
Служба надежности.
Система ТОР, его содержание.
Определение технического обслуживания(ТО), работы проводимые при ТО.
Текущий ремонт, его объем.
Средний ремонт, его объем.
Капитальный ремонт, его объем.
Организация ремонтных работ.
Определение долговечности деталей и оборудования.
Подготовка оборудования к ремонту.
Сдача оборудования в ремонт.
Документация на ремонтные работы.
Подготовка к ремонту оснастки, инструментов и приборов.
Тема 3.2 Техническое обслуживание и ремонт насосов и их систем
Студент д о л ж е н:
з н а т ь: технологию ремонта узлов и деталей насоса;
у м е т ь: производить расчеты основных показателей технического обслуживания и ремонта (ТОР) насосов.
Вывод ЦБН в ремонт. Разборка агрегата. Ремонт узлов и деталей. Сборка насоса Центровка узлов.
Пути повышения износостойкости рабочих колес, валов, торцовых уплотнений и других деталей плазменным напылением порошковыми компонентами
Централизованная система ремонта оборудования ПС силами выездных бригад и ремонтных баз управлений магистральными нефтепроводами. Пооперационный контроль качества ремонта. Приемо-сдаточные испытания отремонтированного насоса.
Практическое занятие № 8
Расчет показателей ТОР насосов.
Литература: [6], стр. 154 - 177; [8], стр. 254 - 256; [14], стр. 192 - 228; [15], стр. 197 –
207.
Методические указания
Технологическое оборудование магистрального нефтепровода, участвующее в производственном процессе перекачки нефти, вследствие износа, старения и разрушения отдельных деталей и узлов теряет свои первоначальные технические показатели. Для предупреждения преждевременного изменения технических показателей оборудования необходимо своевременно и качественно проводить техническое обслуживание и ремонт. В системе нефтепроводного транспорта внедрена централизованная система технического обслуживания и ремонта оборудования, в основу которой легли следующие основные принципы: разделение ремонта и обслуживания трубопроводов от технологического процесса перекачки нефти, комплексная механизация и автоматизация процессов технического обслуживания и ремонта. Система предусматривает совершенствование технического обслуживания и ремонта магистральных нефтепроводов на основе специализации, централизацию и механизацию ремонтных работ и создание безремонтного, материально-технического и транспортного обслуживания при управлениях магистральных нефтепроводов (УМН).
В управлениях магистральных нефтепроводов Главтранснефти внедряются следующие системы:
Центральная база производственного обслуживания (ЦБПО) – наиболее крупное подразделение в составе ЦСТОР при УМН; главной задачей ее является ремонт основного технологического оборудования и запасных частей, специнструментов и приспособлений. Ремонт производится как в условиях цехов, так и на месте эксплуатации оборудования выездными бригадами; ЦБПО, как правило, размещаются в крупных населенных пунктах, совместно с персоналом УМН планирует объемы по капремонту, обеспечения баз производственного обслуживания (БПО) обменным фондом узлов и деталей оборудования;
база производственного обслуживания находится в составе районного управления магистральных нефтепроводов и осуществляет планово-предупредительное техническое обслуживание и ремонт оборудования насосных станций, нефтебаз и наливных пунктов , автотранспорта и а спецтехники и выполняет аварийные работы; основная задача БПО – обеспечение бесперебойной работы всех объектов основного производства; в состав БПО входят опорный аварийно-восстановительный пункт и выездные бригады по ремонту и накладке технологического, энергетического оборудования, средств автоматики, телемеханики и электрохимзащиты;
цех технологического транспорта и спецтехники (ЦТТС) создается в целях совершенствования организации транспортного обслуживания, наиболее полного обеспечения транспортными средствами и спецтехникой при организации перевозок технологических и хозяйственных грузов, вахтенного и ремонтного персонала с подразделениях районного управления;
специализированное аварийно-восстановительное управление (САВУ) осуществляет ликвидацию аварий в тяжелых условиях и обучает персонал аварийно-восстановительной службы работе с новой техникой и передовой технологией; как правило, спецтехника САВУ размещается в районе аэродромов и вертолетных площадок; если трасса трубопровода проходит вдоль железной дороги, используются аварийно-восстановительные поезда (АВП); вся система технического обслуживания и ремонта оборудования согласно «Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту технологического оборудования магистральных нефтепроводов» РД 39-30-416-80 основывается на рациональном планировании, организации и поведении с заданной последовательностью и периодичностью соответствующих видов обслуживания и ремонтов, а также на тщательном контроле показателей долговечности и ремонтопригодности оборудования.
Обеспечение исправного состояния оборудования и постоянной готовности его к работе достигается современным и качественным обслуживанием и ремонтом при наименьших затратах на их выполнение, а также путем его модернизации.
В настоящее время в производстве широко применяют неразрушающий контроль (НК), позволяющий проверять качество деталей без нарушения их пригодности к использованию по назначению. Согласно ГОСТ 427-75 существующие средства неразрушающего контроля предназначены для выявления дефектов оценки структуры материалов, контроля геометрических параметров, оценки физико-химических свойств деталей.
В зависимости от принципа работы контрольных устройств все методы НК (ГОСТ 18353-79) подразделяют на акустические, капиллярные, магнитные, электромагнитные (вихревых токов), оптические, радиационные, радиоволновые, тепловые, а также методы контроля течеискателем. При выборе метода или комплекса методов для дефектоскопического контроля деталей и узлов помимо специфических особенностей и технических возможностей каждого метода необходимо учитывать следующие факторы: характер (вид) дефекта и его расположение, условия работы деталей и технические условия на обработку, материал детали, состояние и чистоту обработки поверхности, форму и размеры детали, зоны контроля, доступность детали и зоны контроля, условия контроля на ремонтных предприятиях.
После проведения подетальной дефектации составляют дефектную ведомость, в которой отмечают характер повреждений или износа деталей, объем необходимого ремонта с указанием вновь изготовляемых деталей; работы, связанные с капитальным ремонтом (разборка, транспортировка, промывка и т.д.),и работы, которыми заканчивается ремонт (подготовка, шабровка, сборка, проверка на прочность, опробование, сдача в эксплуатацию).
Основными дефектами валов центробежных насосов являются прогиб, износ шеек, шпоночных канавок и резьб. Аварии с валами насосов при перекачке нефти и нефтепродуктов приводят к серьезным последствиям, поэтому к выбору материалов, технологии изготовления и ремонту валов необходимо подходить очень серьезно.
Искривление валов обычно происходит в результате выхода из строя подшипников или задевания частей ротора за неподвижные детали насоса.
Задевание ротора возможно при износе подшипников скольжения или неправильной радиальной и осевой центровке его в корпусе, в результате чего зазор между вращающимися деталями ротора и не вращающимися деталями корпуса распределяется неправильно. При выявлении указанных неисправностей необходимо произвести перецентровку ротора с доведением зазоров до нормальных размеров.
Шейки вала изнашиваются в основном а результате попадания механических примесей в узел подшипника, а также при некачественной или недостаточной смазке. Шейка вала вырабатывается неравномерно. При этом теряется чистота поверхности.
Резьбы и шпоночные канавки изнашиваются в результате многократной разборки и сборки ротора от механического воздействия.
Способ и технология ремонта вала в каждом конкретном случае зависят от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы. Погнутые валы выправляют механически в холодном состоянии или при нагревании. Первый способ прост и позволяет добиться достаточной точности, однако при этом на отдельных участках вала возникают перенапряжения, вследствие чего заметно снижается его усталостная прочность. Правку производят с помощью пресса или домкрата.
Для термической правки вал устанавливают в центрах токарного станка выпуклостью вверх. Участок вала, имеющий наибольший изгиб, закрывают асбестовым листом, который имеет окно для нагрева дефектного участка. Нагрев с применением горелок ведут интенсивно до температуры 500-550ºС (нагретый участок должен принять едва заметный темно-красный оттенок). Нагретое место вала закрывают асбестом во избежании закалки. Если после этого вал не выпрямился, его повторно разогревают.
По окончании правки вала его нужно отжечь для ликвидации остаточных напряжений. Отжиг производят горелками, равномерно прогревая вал по всей длине. При этом он должен вращаться с частотой 15-20 об/мин. После прекращения прогрева вал необходимо вращать до полного его остывания.
Вал разрешается использовать, если его биение не более 0,015 мм. Изношенные шейки вала протачивают на токарном станке с последующей шлифовкой посредством переносной шлифовальной головки, укрепленной на суппорте токарного станка, либо просто шлифуют, когда повреждения шейки вала незначительны и слой металла, подлежащий снятию, не превышает 0,4 мм. Такой метод ремонта можно применять до тех пор, пока ремонтный размер диаметра шейки вала не уменьшится более чем 5% от номинального диаметра шейки.
Сильный износ шейки вала лил необходимость восстановления их до номинальных размеров требует применения методов нанесения металла на изношенную поверхность, что может быть выполнено наплавкой или металлизацией.
Поверхность вала предварительно обрабатывают на токарном станке, снимая стружку на такую глубину, чтобы вся наплавляемая поверхность оказалась обработанной. Это позволяет обеспечить хорошие условия для наплавки и выдержать одинаковую толщину наплавляемого слоя. Наплавку можно производить вручную, однако при использовании машины достигается большая равномерность и высокое качество наплавленного слоя.
Валики наплавляемого металла могут быть направлены вдоль оси вала или по спирали. При спиральной наплавке коробление вала сводится до минимума. При спиральной наплавке наплавляемый вал медленно вращают в центрах токарного станка, на суппорте которого установлена автоматическая сварочная головка. Наплавку под слоем флюса. Валы из сталей 35,40 и 40X наплавляют электродами Э50, э50А, Э55, Э55АЭ УОНИ – 13/55, ЦЛ-23А, ЦЛ5. Наплавку валов из стали 30XMA производят электродами ЭП-69, ЦЛ-7 или ЭП-55, ЦЛ-17, ЦУ –2XM.
Процесс металлизации состоит в расплавлении напыляемого материала, распылении его струей сжатого воздуха или газа и осаждении на поверхности изделий путем удара и деформации частиц. В зависимости от применяемого источника тепла различают газовую, электродуговую высокочастотную, тигельную и плазменную металлизацию. Напыляемый материал можно применять в виде проволоки, ленты или порошка.
Металлизация не вызывает деформации восстанавливаемой детали. Для получения хорошего сцепления наносимого слоя металла важно правильно провести подготовку. Она заключается в очистке поверхности вала от грязи, масла, окислов и создании шероховатой поверхности.
В случае забоин на резьбе вал устанавливают в центрах токарного станка и резьбу восстанавливают резцом. При значительных повреждениях резьбы участок вала с резьбой протачивают до ее основания и наплавляют до соответствующих размеров. Затем производят механическую обработку наплавленного участка и нарезание резьбы.
Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами. Если шпоночное соединение не должно фиксировать положение детали относительно вала, оставляют изношенный шпоночный паз, зачистив предварительно острые кромки его, и под некоторым углом к старому пазу размечают, затем фрезеруют новый паз по первоначальным размерам.
Если же шпоночное соединение строго фиксированное, необходимо восстановить изношенный паз. Обычно это осуществляют электродуговой наплавкой смятых кромок либо заваркой шпоночного паза полностью. На месте наплавки размечают и фрезеруют новый паз.
Выполнение наплавки требует предварительной подготовки наплавляемых поверхностей. Они должны быть очищены от коррозии и обезжирены. Материал электрода подбирают в соответствии с качеством основного материала.
Наплавленный материал имеет повышенную твердость, что значительно осложняет обработку. Поэтому иногда прибегают к расширению изношенного паза, увеличивая его размеры по обе стороны от продольной оси. Наибольшее расширение паза не должно превышать 15% первоначальной ширины. По размеру нового паза изготовляют шпонку, а на ответной детали расширяют канавку под новую шпонку или шпонку делают ступенчатой.
При серьезных дефектах вала – трещины в теле вала, невозможность исправления прогиба указанным выше способом, неоднократное восстановление шеек и резьб, а также шпоночных пазов – его заменяют новым.
Наиболее вероятными дефектами корпуса центробежного насоса являются коррозионный износ отдельных мест внутренней полости, дефекты отливки, обнаруженные в процессе эксплуатации насоса (свищи), износ посадочных мест, забоины и риски плоскости разъема, местные трещины.
Коррозионный износ отдельных мест корпуса устраняют при помощи заплавки металла. При подготовке дефектных мест под сварку зачищают их от нефти и следов коррозии при помощи пневматических зубил и шлифовальных машинок с образивным кругом. Стенки подготовленного под сварку корпуса должны быть скошены под угол.
Для сварки стальных корпусов подбирают электроды, соответствующие основному металлу корпуса. При наплавке рекомендуется ускоренное охлаждение корпуса.
Корпус из чугуна заваривают комбинированными медностальными электродами или специальными электродами для чугуна.
Дефекты отливки корпуса исправляют также методом наплавки или постановкой резьбовых ввертышей, концы которых следует заварить.
Появившиеся в корпусе трещины устраняют путем тщательной разделки кромки трещины и заварки дефектного участка. При этом необходимо установить действительные границы трещины, а на концах ее просверлить отверстия диаметром 6 – 8 мм под резьбовые ввертыши. Границы трещины определяют, обильно смачивая поврежденный участок керосином, в который можно добавить графит. Через 10 мин. поверхность насухо протирают и покрывают слоем мела, разведенного в бензине. Бензин быстро испаряется и на покрытой мелом поверхности просачившийся керосин четко укажет контуры трещины.
Риски, забоины и вмятины на плоскостях разъема корпусов устраняют зачисткой шабером. При значительном износе и неровностях корпус следует демонтировать и плоскости разъема профрезировать или проточить. Обработанные поверхности разъема необходимо пришабрить и убедиться в плотном прилегании крышки к корпусу насоса на краску. Шабровка считается удовлетворительной при наличии не менее 8 – 10 пятен на площади 25×25 мм.
Износ посадочных мест корпуса под уплотнения устраняют также заваркой и расточкой этих мест. Расточку выполняют до номинальных размеров на расточном станке. Возможна также расточка изношенных мест и запрессовка втулок с последующей их расточкой до номинальных размеров у насосов с вертикальной плоскостью разъема.
После ремонта корпус подвергают опрессовке. Опрессовку можно производить с использованием специального приспособления.
Рабочие колеса выходят из строя по причине эрозийного, коррозийного и механического износа, а также при попадании в насос посторонних тел.
Механический износ происходит в результате неправильной сборки насоса или разрушения радиально-упорных подшипников, приводяших к трению рабочего колеса о неподвижные детали корпуса.
При сильном износе, приводящем к нарушению рабочих параметров насоса, рабочие колеса заменяют новыми. При местных дефектах возможна наплавка металла с последующей обработкой колес на токарном станке. После ремонта обязательна балансировка рабочего колеса.
Недостаточные зазоры в проточной части насоса или смещение ротора в радиальном направлении в случае износа подшипников скольжения приводят к износу уплотнительных и защитных колец рабочего колеса. Возможен также износ его дисков вблизи этих колец. Ремонт таких колес заключается в замене защитных колец или проточке уплотнительных поверхностей. Изношенные уплотнительные кольца заменяют новыми.
Наиболее характерными видами износа подшипников качения являются усталостное разрушение поверхностей беговых дорожек и шаров, поломка обойм и коррозия.
Причинами выхода из строя радиально – упорных подшипников могут быть: работа подшипников без смазки, неправильная их установка, попадание в подшипники инородных тел при загрязненной смазке. Существенное влияние на срок службы подшипников оказывают перегрузки при значительном износе уплотнительных колец в проточной части насоса, вызывающем осевой сдвиг ротора.
Следовательно, износ подшипников качения зависит в основном от характера сборки и условий эксплуатации.
Дефекты, вызывающие необходимость ремонта подшипников скольжения, следующие: подплавление или выкрашивание баббитовой заливки или образование на вкладыше наплыва баббита; износ подшипников с увеличением зазоров между поверхностями трения подшипника скольжения и вала; нарушение чистоты их поверхностей.
Причиной подплавления баббитовой заливки может быть отсутствие или прекращение поступления масла, недостаточное его охлаждение. Износ подшипников вызывают попадание механических примесей, плохая заливка вкладышей, неудовлетворительное состояние шеек вала (шероховатость), плохая подгонка вкладышей к шейке вала. Вибрация насоса приводит к образованию трещин на баббитовой заливке, наклепа, отслоения и выкрашивания.
При небольших дефектах подшипников скольжения возможны заплавка раковин и выкрашившихся участков баббитовой заливки, а также наплавки поясков для уменьшения боковых зазоров. Эти работы выполняют в тех случаях, когда заливка не отстает от корпуса или дефекты в ней не на всю глубину. После заливки дефектов неровности подшабривают.
При выкрашивании баббита, подплавлении на значительной поверхности или отставании перезаливка вкладышей является обязательной. Для заливки применяют баббиты В – 83, БН, БТ и Б –16.
Вкладыши, подлежащие ремонту, тщательно промывают в керосине и очищают. Изношенный слой баббита вкладыши можно помещать также в электропечи или погружать в тигель с расплавленным для новой заливки баббитом. Расплавленный баббит используют повторно.
Поверхность под заливку очищают металлической щеткой от полуды и обезжиривают в горячем 10% -ном растворе едкого натра, затем промывают горячей водой и сушат. Чтобы баббит лучше сцеплялся с поверхностью вкладыша, последнюю подвергают лужению. Перед лужением поверхность травят 50% - ной соляной кислотой или 10 – 15% - ном растворе серной кислоты в течение 10 минут и промывают горячей водой.
Чугунные вкладыши после травления следует кипятить в течение 20 мин в 20 – 30%-ном растворе щелочи (NаОН или КОН).
Для обезжиривания внутренней поверхности вкладышей их опускают на 5 – 10 мин в 10%-ный раствор NаОН или КОН при температуре 80 - 90ºС, после чего промывают в горячей воде.
Для лучшего сцепления слоя заливаемого баббита с вкладышем внутреннюю поверхность последнего лудят. Лужение можно осуществлять погружением вкладыша в ванну с расплавленной полудой, растиранием третника о нагретый вкладыш или с порошкообразной полуды.
В первом случае необходимо еще раз смочить хлористым цинком поверхность вкладыша, закрыть все отверстия асбестом и подогреть вкладыш до 150 –200 ºС. Температура нагрева полуды для третника составляет 320ºС, чистого олова -285ºС, для баббита (Б – 83) - 380ºС. В ванне с полудой вкладыш следует продержать 3 – 5 мин. Правильно нанесенная полуда имеет ровный тускло – серебристый цвет. Другая окраска говорит об окислении полуды, качество такого лужения будет низким. В таких случаях лужение следует повторить.
Для лужения растиранием третника вкладыш с тыльной стороны нагревают до 60 -70ºС. Поверхность, подвергаемую лужению, смачивают соляной кислотой, протирают, промывают горячей водой и вытирают насухо. Затем ее смачивают травленой кислотой (НСl), посыпают порошком нашатыря и нагревают вкладыш до 300 - 320ºС. Палочкой третника наносят тонкий слой расплавленной расплавленной полуды, которая должна дать ровную блестящую поверхность.
При лужении порошкообразной полудой применяют порошок, состоящий из третника и нашатыря. Количество нашатыря составляет 1/5 объема порошка.
К моменту окончания лужения баббит должен быть подготовлен к заливке. Его расплавляют в специальных тиглях. Для предотвращения окисления поверхность расплавленного баббита следует покрывать слоем высушенного древесного угля кусочками 8 – 10 мм. Толщина слоя угля 2 – 3 см.
Для каждой марки баббита допускается предельная температура нагрева.
Перед заливкой температура вкладыша и формы должна быть 200 - 250ºС. Заливку производят непрерывно.
Для получения более плотного слоя баббита применяют также центробежную заливку (рис.15) Перед обточкой обе половинки вкладышей стягивают хомутом. Толщина снимаемого слоя баббита зависит от припуска при заливке.
Баббит растачивают на токарном станке. При расточке дают некоторый припуск на шабровку (0,15 – 0,2 мм). Расположение и форму канавок во вкладышах принимают по заводским образцам. При шабровке вкладыша необходимо добиться полного прилегания шеек вала. Плотность прилегания считается удовлетворительной при получении четырех – пяти пятен на участке 1 см2.
Рисунок 15 - Центробежная заливки подшипников:
1 – планшайба, насаженная на шпиндель токарного станка;
2, 4 – диски для зажима вкладыша; 3 – вкладыш подшипника;
5 – камера для радиального и упорного подшипников;
6 – воронка для заливки баббита
При ремонте насоса подшипники качения тщательно промывают, затем осматривают и проводят контрольный обмер радиальных и торцовых люфтов.
При наличии дефектов или износа подшипники заменяют новыми.
Торцовые уплотнения выходят из строя по причине износа пар трения и резиновых уплотнительных колец, а также по причине поломки пружины.
При неисправностях торцовое уплотнение разбирают, детали уплотнения промывают в керосине и осматривают. Выявленные дефекты устраняют.
Пары трения притирают, если износ их незначительный. При выработке контакта с глубокими неровностями, а также при износе посадочных мест и канавок под резиновые уплотнительные кольца уплотнения заменяют. Резиновые уплотнительные кольца заменяют новыми, у которых поверхность должна быть глянцевой, без видимых невооруженным глазом включений, пузырей, трещин, царапин. Облом по плоскости разъема должен быть удален без повреждения тела кольца.
В насосных агрегатах перекачивающих станций магистральных нефтепроводов для соединения валов насоса и электродвигателя чаще используют зубчатые муфты и реже пальцевые. Зубчатые муфты относят к типу компенсирующих. Муфты могут иметь различные зубчатые втулки в зависимости от выполнения концов соединяемых валов. Для компенсации наибольших угловых смещений валов зубчатые венцы втулок обрабатывают по сфере. Полость собранной муфты заполняют маслом. Передача вращения в зубчатых муфтах происходит через зубчатое зацепление.
Наибольшему износу в этих муфтах подвергаются зубья. На них появляются заусенцы и вмятины, которые устраняют запиловкой с проверкой зубьев по шаблону.
После восстановления поверхности зубьев при помощи щупа проверяют качество сопряжения их в полумуфтах. Сопряжение считается нормальным, если щуп толщиной 0,03 мм не проходит между проверяемой парой зубьев. Проверяют торцовое и радиальное биение муфты. Оно должно находиться в пределах 0,02 – 0,03 мм в жестких полумуфтах и не более. При обнаружении биений, превышающих допустимую величину, и повреждений цилиндрической и торцовых поверхностей деталей муфты их протачивают на станке относительно посадочного отверстия до устранения дефектов. Посадочные места ступиц муфт восстанавливают либо наплавкой их электросваркой, затем расточкой до нужных размеров, либо расточкой отверстий на 18 – 22 мм по диаметру с последующей запрессовкой втулки, внутренний диаметр которой растачивают до необходимых размеров. Втулку запрессовывают горячей посадкой по второму классу точности. После окончательной обработки внутреннего отверстия проверяют биение муфты.
Сильно изношенные муфты заменяют. При разработке шпоночной канавки в каждой полумуфте следует прострогать эту канавку до размеров, устраняющих выработку (если она не превышает 20% номинальной ширины канавки), изготовляют новую шпонку, подгоняют ее по гнезду вала и шпоночной канавке полумуфты. Боковые грани шпонки должны плотно входить в паз и канавку. Зазор между верхней стенкой ее в полумуфте и верхней гранью шпонки должен быть 0,2 - 0,3 мм.
Изношенные детали оборудования при ремонтных работах заменяют новыми либо восстанавливают. Процесс восстановления деталей способствует значительной экономии денежных средств и дефицитных материалов.
Учитывая характер износа детали, наличие на предприятии необходимого оборудования и материалов, выбирают тот или иной способ восстановления. Непременным условием восстановления детали является качество. Современные методы ремонта позволяют восстановить детали так, что они обладают лучшими эксплуатационными показателями, чем новые.
Основным показателем оценки экономической эффективности восстановления изношенных деталей и определения целесообразности применения того или иного способа восстановления служит относительная себестоимость, т.е. себестоимость восстановления детали, отнесенная к сроку службы ее после ремонта. Этот показатель является наиболее характерным, так как отражает не только все элементы затрат, но и износостойкость детали после ее восстановления.
Существует множество способов восстановления деталей, из которых мы рассмотрим механический способ сварки и наплавки, термической обработки и газопламенного (плазменного) упрочнения.
Восстановление деталей механической обработкой широко применяется в практике ремонта технологического оборудования магистрального нефтепровода. Сущность этого способа заключается в исправлении геометрических форм детали путем правки и обточки слоя металла с изношенных поверхностей до удаления следов износа. Целесообразность восстановления деталей механической обработкой заключается в том, что при этом себестоимость восстановления детали ниже стоимости новой, поскольку экономятся материалы и сохраняется обменный фонд деталей.
Для восстановления некоторых деталей оборудования применяются сварка и наплавка. Различают два вида сварки: дуговую (электрическую) и газовую.
Дуговая сварка осуществляется переменным или постоянным током металлическими или угольными электродами со стабилизирующими обмазками. Газовая сварка стальных и чугунных деталей заключается в плавлении металла при горении ацетилена в избыточной среде кислорода, при температурах свыше 3000ºС.
При ремонте сваркой исправляют детали с трещинами, отколами и т.д. Наплавка заключается в том, что на основной металл детали наплавляют присадочный материал, который в дальнейшем подвергают механической обработке до необходимых посадочных размеров.
Свариваемость стали зависит от ее химического состава. С увеличением количества углерода и легирующих элементов (марганца, хрома, никеля и т.п.) в стали ее свариваемость ухудшается.
Низкоуглеродистые стали можно сваривать и наплавлять в обычных производственных условиях без предварительного нагрева и последующей термической обработки. Детали из плохо свариваемых сталей рекомендуется перед сваркой отжигать при температуре 600-650ºС, а по окончании сварки подвергать закалке и отпуску.
Наплавкой восстанавливают многие детали вращающегося оборудования – цапфы валов, оси и т.д. Перед наплавкой поверхность деталей очищают до металлического блеска. Наплавку производят слоями параллельно оси цапфы, причем слои наплавляют поочередно на диаметрально противоположных участках цапф, чтобы предупредить деформацию детали. Наплавив слой, зачищают его сальной щеткой, а следующий наплавляют так, чтобы он перекрывал предыдущий слой на одну треть ширины. Ширина наплавленного слоя не должна превышать двойной толщины электрода.
Изношенные детали, изготовленные из меди, латуни, бронзы, алюминия и его сплавов, восстанавливают газовой наплавкой, применяя присадочные материалы, состав которых близок к основному металлу. В качестве такого материала могут служить латуни марок Л62, ЛК-62-03, ЛОК-1-03, дающие плотный наплавленный слой, хорошо сопротивляющийся изнашиванию.
Восстанавливая детали способом сварки и наплавки, необходимо учитывать, что при нагреве деталей возникают деформация и внутренние напряжения. Для ликвидации этих напряжений применяют термическую обработку деталей, которая также может привести к ее деформации, поэтому при таком способе восстановления необходимо строго руководствоваться рекомендуемыми технологическими режимом обработки.
Процесс термической обработки металлов заключается в изменении внутренней структуры металла путем нагрева и последующего охлаждения с целью получения необходимых свойств. К основным видам термообработки относятся: отжиг, нормализация, закалка, цементация и азотирование.
Отжиг – процесс нагрева стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре и медленного охлаждения вместе с печью. Отжиг повышает обрабатываемость стали резанием и уменьшает внутренние напряжения, возникающие при механической обработке.
Нормализация – процесс нагрева стали до определенной температуры, выдержки и последующего охлаждения на воздухе. Нормализацией снимаются напряжения в сварном шве после сварки.
Закалка – процесс термической обработки стали, при котором ее нагревают и затем быстро охлаждают в масле или воде. Закалка повышает износостойкость ответственных деталей, работающих с ударной нагрузкой или большими давлениями на поверхностях.
Цементация – операция термохимической обработки стали, при которой ее поверхностный слой насыщается углеродом с целью получения после закалки прочного и износостойкого поверхностного слоя детали.
Азотирование – процесс обработки поверхностного слоя металла азотом. Азотирование повышает твердость, износостойкость, коррозионную стойкость и усталостную прочность деталей. Твердость азотируемого слоя стали достигает HRC 70-78.
Рассматривая вопросы восстановления изношенных деталей, необходимо особо остановиться на технологии газоплазменного и плазменного напыления. Газоплазменое напыление самофлюсующимися порошковыми материалами на основе никеля – наиболее совершенный и эффективный способ восстановления деталей оборудования до первоначальных размеров и их защиты от повышенного износа, коррозии и усталости металла. При газопламенном напылении источником тепловой энергии служит пламя, образующееся в результате горения смесей кислород – ацетилен или кислород – пропан.
Самофлюсующийся напыляемый порошок из бункера подается в термораспылительную головку потоком газа и на выходе из сопла головки попадает пламя. Под действием пламени порошок нагревается и за счет кинетической энергии его струя ударяется о напыляемую поверхность детали и, остывая, образует коркообразное покрытие. Последующим оплавлением напыленной поверхности газовой горелкой до температуры 1050ºС добиваются зеркального блеска поверхности, в результате чего прочность сцепления покрытия с основным материалом увеличивается.
Рассмотрим процесс газопламенного напыления на внутреннюю поверхность лабиринтной втулки нефтяного магистрального насоса НМ. На токарном станке протачивают поверхность втулки на определенную глубину под последующее напыление. Затем деталь загружают в дробеструйную камеру, где она обрабатывается мелкой дробью. Дробеструйная обработка улучшает адгезию напыляемого порошка с металлом детали. Обработанная в камере деталь проверяется внешним осмотром на отсутствие окисной пленки и механических повреждений.
На подготовленную поверхность детали напыляют порошок марок ПГ-Ср40М ГОСТ 21448 – 75 или Сч21 – 40 ГОСТ 1412 – 79 слоем толщиной 0,9 – 1,1 мм.
После напыления слоя порошка деталь нагревают в печи до температуры 950 ºС со скоростью нагрева 475ºС/ч и газовой горелкой доводят поверхность детали до блеска. Последующая операция – охлаждение детали в термоса-накопителя со скоростью охлаждения не более 100 ºС/ч.
Охлажденную деталь проверяют внешним осмотром на отсутствие трещин, наплавов, пористости (свыше 0,1 мм), вздутия и выплавления. Упрочненная поверхность детали имеет твердость HRC 52 – 56.
Окончательная стадия восстановления – механическая обработка детали на токарном, а затем шлифовальном станках.
Способом газопламенного напыления можно восстановить как наружную, так и внутреннюю поверхности деталей. В результате упрочнения деталей способом газопламенного напыления срок их службы увеличивается в 2,5-3 раза.
Хорошая центровка валов насоса и привода обеспечивает нормальную работу агрегата. Неверная центровка вызывает вибрацию агрегата, задевание ротора за детали щелевого уплотнения, опасные напряжения в полумуфтах, быстрый выход подшипников и концевых уплотнений. Все эти нарушения приводят к аварийной остановке насоса.