金屬扣合修復技術

新疆油田公司石西油田作業區

金屬扣合修復技術

申亮 馬玉華 劉延昌 孫勇強 雍開平新疆油田公司石西油田作業區

零件修復是設備維修的一個重要組成部分，應用各種修理技術是提高維修質量，降低成本，延長設備使用壽命的重要方法。金屬扣合修復技術是一種新型的鑄件裂紋無焊接修復技術。該技術采用一種特殊的物理聯接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強鎖片垂直于裂紋方向鑲入，從而依靠縫合釘的倒錐螺紋與鎖片上的凸緣結構，牢牢地將裂紋兩側的母材扣合、鎖死。金屬扣合修復技術具有無熱應力，處理表面平整，操作性強，密封性好，經濟效益顯著等優點。大中型設備的鑄造零部件一旦發生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優先選用金屬扣合修復技術。

裂紋；修復；金屬扣合；縫合釘

在油氣田集輸領域，絕大多數重型機械設備（如油氣混輸的螺桿泵，地層注水的柱塞泵以及天然氣輸送的壓縮機）一些零部件如機座、箱體、缸體等均為鑄造件。這些設備在長時間的運轉過程中，由于振動、疲勞損傷等原因，有時會產生裂紋、斷裂。常見的焊接修復技術存在一定的弊端，因此，找到一種快速修復此類零部件故障的方法迫在眉睫。

1 常見零件修復技術

零件修復是設備維修的一個重要組成部分，應用各種修理技術是提高維修質量，降低成本，延長設備使用壽命的重要方法。常見零件修復技術有以下三種基本方法：一是對已磨損的零件進行機械加工，使其重新具有正確的幾何形狀。二是利用堆焊、噴涂、電鑲和粘接等方法增補零件的磨損表面，并恢復其名義尺寸、幾何形狀以及表面粗糙度。三是通過特別修復技術，改變零件的某些性能，或利用零件的金屬塑性變形來恢復零件磨損部分的尺寸和形狀。

2 金屬扣合修復技術

金屬扣合修復技術是一種新型的鑄件裂紋無焊接修復技術。該技術采用一種特殊的物理聯接修理方法，將特殊材料制成的縫合釘沿裂縫延伸方向插入，再用加強鎖片垂直于裂紋方向鑲入，從而依靠縫合釘的倒錐螺紋與鎖片上的凸緣結構，牢牢地將裂紋兩側的母材扣合、鎖死。

金屬扣合修復技術使用的修復件共有三種，包括縫合釘、加強鎖片、螺孔修復環。

修復件抗拉強度實驗：將實驗樣本放在專用測量拉力實驗器械上，在其兩端逐漸施加拉力，在10mm/min的速度下直至將其拉斷，從而測試出可承受的最大拉力，實驗結果見表1（樣本尺寸為30mm×70mm，材質為40號灰口鑄鐵）。

表1 縫合釘與加強鎖片抗拉強度實驗

3 金屬扣合修復技術選用原則

對于尺寸較大的鑄件，判斷其能否采用金屬扣合修復技術，需從以下幾個方面考慮：①是否為受交變載荷的運動部件；②是否為承受高溫、高壓件（溫度≥500℃，壓力≥10MPa）；③是否有很高的精度要求，設備是否已接近折舊年限；④更換零件的費用與維修費用的差額是否較大；⑤更換零件的周期與維修周期的差額是否較長。

4 金屬扣合修復工藝

2013年新疆油田某集輸站庫的維修人員發現一臺天然氣壓縮機組的動力缸機體上出現一道裂紋，該裂紋沿螺栓孔貫穿該鑄件。裂紋總長約334mm，該零部件為一體鑄造，加工成型。

4.1 修復前的準備工作

（1）確定裂紋的情況。對裂紋處進行全面清潔，也可采取磁粉探傷，確認裂紋。

（2）確定修復方案。設備管理人員經過多方面對比后決定采用金屬扣合修復技術對該裂紋進行修復，修復方案比較見表2。

表2 修復方案比較

4.2 修復流程

（1）埋置縫合釘。在裂紋兩側選取合適位置，用鉆頭垂直于裂縫鉆出一組安裝孔，使用鉸刀將鉆好的通孔鉸出與縫合釘相同螺距的螺紋孔。將若干縫合釘旋入螺紋孔內，縫合釘安裝完畢，同時在螺紋表面涂修復液起到緊固和填充密封的作用。

（2）鑲配加強鎖片。在裂紋縫合處選取位置，首先使用模具在該位置處銑出鎖片的鑲嵌位置，其深度要稍小于鎖片的厚度，最后將加強鎖片鑲入預留位置。

（3）安裝螺孔修復環。對破損的螺紋孔進行修磨，使用鉸刀將修磨后的螺孔鉸出與螺孔修復環外側螺紋相同螺距的螺紋，而螺孔修復環的內側螺紋必須與原螺紋一樣，最后將螺孔修復環旋入損壞的螺孔內。

（4）修復表面平整處理。用磨光機剔除縫合釘或鎖片多余部分，再對表面進行打磨和拋光。

4.3 經濟效益評價

天然氣壓縮機裂紋修復后已平穩運轉8000h，機組運行情況良好。金屬扣合修復技術具有無熱應力，處理表面平整，操作性強，密封性好，經濟效益顯著等優點。修復方案經濟對比見表3。

表3 修復方案經濟對比

5 結論

大中型設備的鑄造零部件一旦發生裂紋或螺栓孔損壞等缺陷，均可優先選用金屬扣合修復技術。目前該技術除了在天然氣壓縮機上得到應用外，還在油氣混輸泵螺旋套、注水泵曲軸箱以及一些低壓容器殼體上得到成功應用。金屬扣合修復技術已在油氣田集輸設備領域得到廣泛的應用。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.067