热喷涂和电镀耐磨合金技术在转动设备轴封上的应用

吴涛

摘 要：本文论述了转动设备当中，骨架、填料类轴封泄漏的主要原因。并结合实例进行分析，运用在轴（轴套）上热喷涂和电镀耐磨合金的方法进行解决。

关键词：转动设备；轴封泄漏；轴；热喷涂；电镀

对于转动设备来说轴封泄漏是最常见的故障。“轴封”，从字面上理解：一个是“轴”，一个是“封”。轴封泄漏如果是“封”出现了问题，比如骨架油封、盘根、填料环等易损件发生磨损，可以进行更换。但如果是与之配合做相对运动的“轴”出现了问题，比如泵轴、轴套、压缩机活塞杆等价值昂贵的非易损件发生磨损，又该怎么办呢？经过我们研究，制定了在“轴”上热喷涂或电镀耐磨合金（包括硬质合金、锰铁合金等）的方案，以达到提高“轴”耐磨性的目的。这个方案先后在聚丙烯粉料输送风机（罗茨风机）C401A/B，聚丙烯第二反应釜D202，聚丙烯丙烯气压缩机C301C以及1#制氢天然气压缩机C101A/B等设备的“轴封”上得到了应用，并取得了显著的效果。通过在“轴”上热喷涂或电镀耐磨合金不但使磨损的“轴”得到了修复，消除了泄漏故障，而且“轴”经过热喷涂或电镀耐磨合金之后，其耐磨性显著增强，极大的提高了“轴”的使用寿命。不但延长了设备的运行周期，降低了员工检修的劳动强度，而且节约了大量的机物料费用。

聚丙烯粉料输送风机（罗茨风机）C401A/B轴承箱上的轴套在热喷涂耐磨合金之前，经常发生磨损，导致油封漏油甚至甩油。即便对油封进行了改造，轴套磨损问题也依然存在，设备漏油问题始终没有彻底解决，严重影响设备的长周期运行；该设备检修一次劳动强度很大，更换新轴套也要花费一定的费用，因漏油导致现场环境卫生很差；

图1是聚丙烯粉料输送风机（罗茨风机）C401，轴承箱上一共5个动密封点，密封方式为转动的轴套与静止的复合油封紧密配合（见图2）。

由于该设备的漏油问题一直未彻底解决，我们将这两台设备列入了15年大修项目。在大修期间，对这两台设备进行拆卸后发现轴套和预先判断的一样，发生了磨损（见图3）。我们对此进行了研究，并从机械密封动环上找到了灵感：机械密封动环的材质大多是硬质合金，其主要成分为碳化钨和粘结剂钴，耐磨性很强。能不能在轴套表面形成一层硬质合金耐磨层呢？经过我们查找，了解到了热喷涂硬质合金技术。该技术是利用热源将硬质合金加热至熔化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的轴套表面形成涂层的方法。于是我们制定了在轴套表面热喷涂硬质合金的方案。该方案在相关方支持下成功实施。图4是热喷涂硬质合金后的轴套。

这两台设备采用热喷涂硬质合金方案后，已运行半年以上，未发现有漏油现象。

图5是聚丙烯第二反应釜D202，密封采用机械密封加盘根密封的型式。2015年大修对该釜进行拆卸后发现，密封轴套在与盘根配合的位置發生了磨损（见图6）。和2.1聚丙烯粉料输送风机制定的方案一样，我们也采用了在轴套表面热喷涂硬质合金的技术。图7是热喷涂硬质合金后的轴套。

该釜采用热喷涂硬质合金技术后，已运行半年以上，密封未发现有泄漏现象。

2015年大修对该压缩机进行拆卸后发现，二级活塞杆磨损严重（见图11）。为了从根本上解决活塞杆磨损的问题，我们进行了研究，并从相关资料上了解到了电镀锰铁合金技术。该技术是一种电化学反应，也是一种氧化还原反应，是将零件（活塞杆）浸在金属盐溶液中作为阴极，将锰铁合金材料作为阳极，接直流电源后，在零件（活塞杆）上沉积出锰铁合金涂层的方法。锰铁合金具有很强的耐磨性，可有效防止活塞杆的磨损。于是我们制定了在活塞杆表面电镀锰铁合金的方案，该方案在相关方的支持下，成功实施。图12是电镀锰铁合金后的活塞杆。

在该方案实施后不久，2015年9月，我们对制氢两台天然气压缩机C101A/B进行大修，对压缩机拆卸后发现4根活塞杆都有不同程度的磨损。按照经验，我们也制定了电镀锰铁合金的方案，并成功实施。

到目前为止，以上三台压缩机都运行良好，未发现有介质泄漏的现象。

热喷涂耐磨（硬质）合金技术在石油石化行业很广阔的推广价值，尤其在转动设备轴封上应用前景广阔。可大体分为两类：一是设备上带有骨架油封类，如往复活塞压缩机及其电机、罗茨风机、螺杆压缩机、隔膜压缩机、减速机、液力耦合器、压缩机注油器、粉料旋转阀以及各种机泵等，二是设备上带有填料（盘根）类，如反应釜、粉料干燥机、再生风机、除尘风机、特阀、真空泵、柱塞泵等。

热喷涂耐磨（硬质）合金技术还具有几大特点：一是设备轻便，可现场施工；二是适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限；三是涂层厚度可以控制；四是大部分金属表面均可采用该技术。以上特点更增加了该技术在转动设备轴封上应用的推广价值。

电镀耐磨（锰铁）合金技术和热喷涂耐磨合金技术一样，也具有广阔的推广价值。尤其对于往复活塞压缩机组，如果活塞杆发生磨损，均可采用此技术进行修复。另外像柱塞泵的柱塞，气缸的活塞杆等发生磨损也可利用此技术进行修复。