加氫泵筒體部件加工工藝分析

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摘要：加氫進料泵是筒形多級泵，一般達10級左右，用于輸送石油化工介質。工作溫度較高，工作壓力在30多兆帕，筒體一般采用鍛鋼件，吸入法蘭多為鑄件，吐出法蘭為鍛鋼件，與筒體拼接組焊。結構較復雜，承受的壓力也較高。合理安排粗車，半精車，精車及鏜，鉆工序，以及必要的熱處理，和滲透檢驗工序，是保證零件精度，產品運轉性能，和使用壽命的必要手段。本論文以TD460-190X9為例從原材料入廠，到裝配試驗，出廠制定了一套詳細的工藝及檢驗方案。改進了加工及打壓方案，增加了必要的檢驗工序，既保證了加工精度，又提高了效率。同時也保證了產品的質量。

關鍵詞：組焊結構改進；滲透檢驗；水壓試驗

加氫進料泵也稱雙殼體泵，輸送石油化工介質，加氫泵級數較多，泵軸也較長，10級左右葉輪的泵筒體長達1500米左右。工作壓力在30MPa以上。筒體一般采用鍛鋼件，吸入法蘭多為鑄件，吐出法蘭為鍛鋼件，與筒體止口定位拼接組焊。筒體與泵蓋配合的止口堆焊硬質合金，筒體部件高壓區1.5倍工作壓力試驗。加工工序的合理安排，法蘭與筒體定位止口的改進，焊前部位的著色檢驗的合理安排，高壓自緊壓板的設計，都是保證零件精度，產品質量和性能，以延長使用壽命的必要手段。也是工藝人員的目標。

1泵筒體部件的工藝研究

1.1泵體原材料檢驗。加氫泵的泵體材質多為CK22N，鍛造后按粗加工毛坯圖交貨。鍛造廠提供合格的化學成分報告單。其金相組織為鐵素體+珠光體。鍛造后進行正火處理900±10℃，空氣冷卻（熱處理曲線見圖1），試塊同爐。熱處理后進行常溫力學性能試驗Rm、Rel、A、Ak。按企標標準驗收力學性能。泵體為承壓件，應進行100%體積的超聲波探傷。其中長度缺陷以Φ2當量測試不應大于150。以上檢驗手段是保證泵體材質合格的基礎條件。1.2筒體部件的簡要工序。以TD460-190X9泵筒體為例，其筒體材料是CK22N鍛件，筒體外圓準880mm，長1424mm。泵筒體部件由吸入法蘭，吐出法蘭，泵起吊板，支撐板，定位塊，接頭等14個零件組焊而成。這些零部件原材料有鑄造、有鍛造、也有板材、圓鋼。筒體部件精加工后與泵蓋等部件做水壓試驗。對這種尺寸大，組件多，承壓又高的部件，在粗、精加工，組件焊接各個工序注意事項及留余量，以及各種檢驗工序的合理安排，才能保證產品質量。筒體部件的工藝路線可分為三個階段：①按筒體單件圖加工各部位尺寸。車好筒體與泵蓋配合的止口堆焊前尺寸，并且光潔度達。（筒體小頭外圓暫不車出）②按筒體部件圖加工組焊。堆焊316L前止口著色檢驗→堆焊316L→車好大外圓及堆焊部位光潔度達→車好小端外圓及堆焊部位光潔度達→焊層進行著色檢驗→鏜出吸入吐出法蘭出口→焊接坡口著色→焊接吸入吐出法蘭及各件→打磨焊縫→焊縫著色→焊縫消應力→車兩端316L焊層余量0.5mm→焊層部位硫酸銅檢驗→鏜好泵膀及底部導向塊尺寸→鉆好吸入吐出法蘭及泵體兩側螺紋孔→精車兩端→焊好定位鍵及排液管→精加工面及焊縫著色檢驗③組焊后的各部位水壓試驗。泵體的吸入側和吐出側為低壓區進行低壓試驗，中間部分為高壓區進行高壓試驗。可見，筒體部件加工工藝復雜，由六道車，三道焊接序，三道鏜序和三道鉆序以及四處著色檢驗和一處硫酸銅檢驗構成。所有焊接工序后都要做熱處理，消除焊接應力。1.3筒體小端尺寸工序順序改變。為了提高硬度和耐磨性，筒體的配合止口、端面，吐出口處筒體內壁都要求有3mm的316L堆焊層。按泵筒體粗加工圖加工各部分尺寸，車好兩端止口堆焊前尺寸達圖，光潔度，注意筒體小頭部分尺寸按大外圓接平，堆焊筒體內孔時，焊機本身對堆焊件外壁的定位要求是圓柱，正常的按圖紙加工，到焊接時就需要做工裝來支撐，對于這樣大的筒體件來講，顯而易見做工裝費時費料。最經濟的解決就是在毛坯制造時，小端按大端的相同尺寸鍛制毛坯，便于止口堆焊316L硬質合金時采用筒體旋轉工藝堆焊。在堆焊前要焊前清理，用丙酮或酒精清理筒內待堆焊部位。堆焊后車焊層達，并且焊層部位著色檢驗，堆焊后再車好小端外圓尺寸。1.4筒體與法蘭組焊工藝定位止口設計。吸入法蘭為鑄件，吸入口內為橢圓型，采用在筒體外圓加工出5mm橢圓型凸臺與吸入法蘭對接定位拼焊。吐出口內徑為圓形，采用在泵體上加工出準159H9，和準151加氫泵筒體部件加工工藝研究劉秋艷（沈陽鼓風機集團石化泵有限公司，沈陽110869）摘要：加氫進料泵是筒形多級泵，一般達10級左右，用于輸送石油化工介質。工作溫度較高，工作壓力在30多兆帕，筒體一般采工藝定位止口，與吐出法蘭準159h9，和準151止口插焊定位，焊完鏜去定位止口，鏜吸入口達準167。省去了之前堆焊唇→鏜焊唇→打磨焊唇→著色等一系列工序（見圖2），節約了焊材，堆焊工時，同時也保證了產品質量。1.5焊層檢驗表面余量。泵筒體部件為承壓件，按照筒體的質量要求，對于全部密封面都要進行著色檢驗。如果安排在精加工階段，如果有缺陷，補焊就容易引起精加工止口尺寸精度變形，因此，在堆焊完，安排一道半精車，車焊層單邊留余量0.5mm，這時候進行液體滲透檢驗，比較合適和合理，如果焊層有缺陷，這個余量深度大部分可以被檢測出來，也可以在精加工前補焊好，不影響加工精度。精加工后再安排一次堆焊層著色檢驗，檢驗的合格率大幅度提高，發現有也是剩余的小缺陷，補焊方便，補焊面積小，不影響精加工精度。筒體與吸入吐出法蘭焊接處內孔壁流道也有焊層。這里不是配合止口，尺寸精度要求不高，所以精加工后一次做好硫酸銅檢驗和著色檢驗即可。

2筒體水壓試驗

試壓方式一般分為粗試壓和精試壓。一般鑄件承壓零件在粗加工后進行一次粗試壓，旨在及時發現缺陷，及時補焊。泵筒體和泵蓋為鍛件，內部組織和性能都很好，所以只安排合裝精試壓。按照圖紙要求，泵蓋要進行3MPa水壓試驗，筒體進行33MPa水壓試驗，分別持續30Min鐘不得有泄漏和冒汗現象。2.1自緊式壓板的設計。采用整體打壓，兩側為低壓區，中間部分為高壓區。壓板材質為Q235的鋼板。壓板厚度計算公式：S=0.015d姨10Pd為密封面直徑d，單位mm，P為試驗壓力，單位MPa。分別計算出吸入法蘭，吐出法蘭，高壓區隔板及兩側密封函體壓板的厚度。吐出口采用自緊式壓板與浮動壓板設計（見圖3）自緊式壓板內止口與浮動壓板外圓為準320H7/準320f9過盈配合。浮動壓板外圓加工密封槽，與自緊壓板密封。浮動壓板下平面加工密封槽，與法蘭平面密封。浮動壓板內徑與吐出法蘭內徑尺寸相同。在自緊壓板內止口的上平面加工出準300x1的臺，由于泵體內有壓力，這個空臺就會對浮動壓板產生一個向下的壓力，巧妙的利用了物理學知識，再大的壓力，這種壓板的設計都安全可靠。2.2打壓步驟設計。①將泵蓋部件，兩端密封函體與泵筒體部件合裝在一起，上好膠圈。配合面涂二硫化鉬。抽壓把好試壓工具。接好壓力表，穩壓閥。②先將高壓區打壓至3MPa，穩壓，然后低壓區打壓至3MPa。再將高壓區打壓至45MPa壓力。持續30min不得有滲漏，冒汗等現象。③高壓區先泄壓至3MPa，穩壓。低壓區泄壓至0MPa，再高壓區泄壓至0MPa。升壓時先將高壓區打壓至低壓壓力，在逐步升壓低壓區和高壓區，這樣避免隔板兩側壓差過高，對于泵筒體內部止口作用力減小，防止受力過大而變形。也降低了因壓差過大發生的危險。同理泄壓方式。

3結語

按照工藝需要，合理安排筒體各部位的加工序順序，在不同的加工階段，不同的加工余量的情況下要排相應的焊接，堆焊工序，以及各種檢驗工序，壓力試驗工序。是更好的提高產品零件質量，精度，進而提高產品工作性能的保證。

作者:劉秋艷 單位:沈陽鼓風機集團石化泵有限公司