碳納米聚合物在二氧化碳螺桿壓縮機修復中的應用

王 濤

(青海鹽湖工業集團鹽湖鎂業純堿廠，青海 格爾木 816000)

1 生產工藝情況

我公司采用傳統氨堿法工藝以原鹽及石灰石為原料生產純堿。氨鹽水碳酸化所需的二氧化碳由石灰石煅燒的窯氣及純堿煅燒的爐氣提供。二氧化碳氣輸送采用LG-650/0.075-0.46(A)螺桿壓縮機。

2 壓縮機相關數據

二氧化碳螺桿壓縮機轉子分陰、陽兩根，轉速2 157 r/min，輸入端溫度40 ℃，輸出端溫度≤120 ℃，材質1Gr13; 吸入態：V=650 m3/min;P入=0.06 MPa；P出=0.44 MPa;軸功率：N=2 265 kW;陽桿總長4.2 m，軸封位φ285,寬度為290 mm； 陰桿總長3.9 m，軸封位φ285,寬度為290 mm；軸封位依靠5個或6個碳基浮環配合密封，設備運行時，浮環與軸之間填充工藝氣，間隙0.2 mm左右。

3 壓縮機軸封腐蝕問題

1)螺桿在機筒內轉動，潤滑油、工藝氣體填充于螺桿和浮動密封環之間，其間隙非常小，當軸瓦位磨損下沉或者螺桿轉動前期浮環未浮動起來時，螺桿和浮環之間會有接觸磨損，設備在長期的運行過程中，點滴的磨損逐漸累積，螺桿與浮動軸封的配合間隙逐漸增大，最終導致密封的失效，工藝氣體從間隙處泄漏，設備的生產效率降低。

2)氣體中如有酸性等腐蝕性物質的話，加快了螺桿和密封部件的損壞程度，氣體酸性和壓力的原因，會對軸表面產生沖刷和腐蝕損傷，最直接的表現就是漏氣漏油不保壓。

3)工藝氣體中有異物混入，在螺桿軸高速的旋轉過程中，平常毫不起眼的東西也會對軸和密封部件產生磨損，嚴重的直接導致密封的失效。

4 傳統轉子軸封部位修復工藝方法概述

傳統的修復方法通常有機械加工鑲套、補焊法和激光熔覆三種方法，優缺點如下：

4.1 機械加工鑲套

首先通過在離線機加工方法去除表面腐蝕疲勞層，加工出配合面，然后通過鑲嵌金屬套方式來達到原始尺寸精度要求。

缺點：

1)難以從根本上解決工藝氣體介質對金屬的腐蝕問題，修復后的使用周期較短；

2)車削加工降低原有軸的強度，使用中會存在不確定性因素，如彎曲或斷裂。

4.2 補焊法

對機轉子軸腐蝕部位進行補焊，然后進行機械加工。

缺點：

1)難以從根本上解決腐蝕問題，并且焊接難度非常大。

2)大面積堆焊容易造成軸彎曲變形、熱應力集中、裂紋等。

4.3 激光熔覆

激光熔覆與傳統堆焊、噴涂、電鍍相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結合好等特點，因此激光熔覆技術應用前景十分廣闊。但是因為造價高，工期長等因素限制了該技術在某些特定場合的應用。

5 索雷碳納米聚合物技術介紹

索雷碳納米聚合物材料擁有國家發明專利，是一種新型的聚合物材料。其主要應用行業有鋼鐵冶金、水泥、造紙、電力、化工等。其主要應用領域有傳動部件磨損修復、沖擊沖刷修復、滲漏治理、腐蝕保護(包含高溫、重防腐領域)等。

索雷碳納米聚合物材料在化工行業諸多設備的應用上已經取得良好的效果，如換熱器管板腐蝕保護、減速機箱體磨損修復、各種軸類磨損修復、脫硫泵腐蝕磨損修復、罐體防腐及介質管路滲漏治理等等。

采用索雷碳納米聚合物材料修復的優勢：

1)索雷碳納米聚合物材料具備機加工性能，可以“車、銑、刨、磨”。

2)不會產生熱應力影響，避免高溫彎曲變形、熱應力集中、裂紋等。

3)具有優異的防腐蝕性能，從根本上解決了腐蝕介質對金屬的腐蝕問題。

4)時間短效率高，避免返廠或外圍維修，縮短修復周期和運輸時間。

5)修復成本費用較低，避免運輸費用和長時間停機的間接經濟損失。

6 索雷碳納米聚合物在螺桿壓縮機修復中的應用

圖1 軸封修復示意圖

6.1 修復步驟

1)把螺桿軸裝夾到機床上，打表找正工件；

2)待修復表面烤油加熱，至油脂碳化；

3)車削待修復位置，保證材料的涂覆厚度，并車上螺旋槽增大材料接觸面積；

4)用無水乙醇沖洗干凈揮發；

5)按比例調和索雷碳納米聚合物材料SD7102,調整機床緩慢旋轉，把材料均勻涂覆到軸上，確保材料涂得厚度均勻密實，避免氣孔;

6)機床緩慢旋轉，用兩個碘鎢燈加熱固化材料2.5 h，確保材料完全固化；

7)用專用刀片精車材料到設計尺寸，車的時候注意用千分尺嚴格控制尺寸，避免尺寸超差或產生錐度；

8)用細砂紙打磨材料表面，粗糙度做到3.2以下；

9)去除多余材料，核實修復尺寸。

6.2 效果評價

采用索雷碳納米聚合物材料修復二氧化碳壓縮機軸封部位，設備投入使用2年多，目前軸封部位未出現腐蝕現象。

二氧化碳壓縮機轉子軸的精度是保證運行穩定的基礎，此次索雷碳納米聚合物新材料的修復是壓縮機轉子軸投入運行以來的第一次突破性技術修復，改變以往設備返廠或外圍修復的運輸成本、節約了修復時間成本、并解決了傳統修復效果無法實現的耐腐蝕性能，達到了預期的效果，為企業節省了大量成本，設備修復后運行平穩，繼續跟蹤并將優勢數據化。