钻井泵通常称为钻机的心脏,是石油钻机最重要的设备之一,它要在高压下输送高粘度、大密度、磨砺性大和腐蚀性强的液体,工作环境恶劣、交变负荷大。在修理中经常发现曲轴轴承配合的轴颈面磨损严重,这也是曲轴最常见的故障。然而,曲轴是泵里面最昂贵的部件,所以修复利用有着十分重要的意义。运用传统的电喷镀、衬套法等修复方法,过程烦琐、且不能达到理想效果。对磨损不太严重的使用乐泰固持胶,方便,快捷、经济、节能,还增加连接强度;磨损严重的采用补焊修复,可达到原来的使用性能。
钻井泵曲轴磨损
由于装配或者冲击太大等原因,钻井泵经过一段时间现场使用,经常发现曲轴主轴承跑内圆。钻井泵解体后,仔细检查就会发现轴颈处与主轴承内轨相互运动摩擦而产生磨损现象,轴承压板及轴承内轨道侧面发亮,用塞尺测量出现间隙,严重的轴承还会掉下来。按照装配标准,所有钻井泵主轴承与曲轴轴颈都为过盈配合,磨损后成为间隙配合或者达不到配合的要求,降低了连接强度,需要及时处理。用外径千分尺测量磨损处所得数据与原尺寸比较,根据多年的现场修理经验总结出间隙小于0.254mm时用乐泰胶进行处理,间隙超过0.254mm时补焊后再上车床车修,达到要求尺寸。
乐泰固持胶的粘接方法
乐泰600系列固持胶是一种厌氧圆柱形固持胶,有较强的固持性能,适用于轴承、齿轮、皮带轮与轴的配合。运用乐泰粘接技术可取代电喷镀、用滑配合取代过盈配合,也可使过盈配合的配合强度大大提高,一般会使抗剪强度提高2倍以上。常用乐泰固持胶609、680、660胶性能。
对照表1当间隙小于0.127mm时,使用乐泰609处理;当间隙小于0.254mm时,使用乐泰680处理。虽然660能修复的最大间隙为0.54mm,但是间隙太大进行粘接处理后,曲轴与轴承的同心度误差太大,故不推荐使用。
使用乐泰胶具体实施过程是:一是清洁粘接表面。首先清除曲轴轴颈配合面毛刺,用稀盐酸清洗所有粘接表面,除去锈污,用清水把残留物冲洗干净,再用755乐泰清洗剂作最后清洗。二是涂胶。将609或680乐泰胶均匀涂在曲轴轴颈配合面,喷洒7649或7471。三是安装轴承。油浴加热主轴承温度到 90~100℃,擦干净轴承内轨直接安装到位。固化固定时间为10分钟,全固化时间为24小时,工作温度为-54~149℃。
补焊修复方法
当间隙小于0.254mm时,采用堆焊工艺修复后达到了使用要求。埋弧焊装置焊接电流大,焊件变形大,无法满足曲轴的修复。人工手弧焊和二氧化碳保护焊,成本适中,焊接电流小,焊件变形小,而且不会改变原有材质的结构和性能。钻井泵曲轴的材料为35CrMo中碳调质钢。
选择焊接材料与35CrMo中碳调质钢成分接近的焊丝,满足焊接的等质原则。35CrMo为合金结构钢,焊接性比较差,裂缝倾向大,需要严格控制焊接工艺条件进行焊前预热及焊后热处理。35CrMo焊接性能差主要表现在以下两个方面,一是焊接热影响区的脆化和软化。由于中碳调质钢的含碳量高、合金元素多,钢的淬硬倾向大,在热影响区的淬火区产生大量的马氏体,导致严重脆化;热影响区被加热到超过调质处理时回火温度的区域,将出现强度、硬度低于母材的软化区。二是裂纹倾向严重。中碳调质钢的淬硬倾向大,热影响区产生的马氏体组织增大了焊接接头的冷裂倾向。此外,中碳调质钢的碳及合金元素含量高,熔池的结晶温度区间大,偏析严重,因而具有较大的热裂纹敏感性。
焊前应先预热至150~200℃,焊接过程中确保曲轴焊接温度不低于150℃,可用氧乙炔火焰或其他方式加热保证其温度。焊接时,根据磨损程度调整焊接速度,及时清理焊接药皮,防止焊接夹渣的产生。焊接完工后用毛毡包裹缓冷至室温,天气太冷时,放在有暖气的房子里。为了防止产生热裂纹,要求所用的焊丝为低碳焊丝,焊丝中的碳质量分数应控制在0.15以内,最高不超过0.25,并且控制硫、磷的质量分数应小于0.O3~O.035。
曲轴冷却后,上车床找正开始车削,达到尺寸时进行精车,保证粗糙度要求下架。将主轴承安装进轴承套,用油浴池加热至80~100℃,就可以往曲轴上装配了,一次装配到位[。自然温度太冷时,要先将曲轴轴颈预热至40℃左右再装配,防止热传递温差太大导致轴承内轨破裂。轴承在油浴中加热超过120℃就会发生回火现象,所以要把握好火候。
技术现场应用良好
根据磨损程度合理选择用乐泰固持胶粘接工艺或者补焊修复工艺,修复后的曲轴使用性能与原件接近。追踪使用情况,井队反映使用效果良好,能满足使用要求。
该方法的应用在满足修理的基础上,大大节约了材料成本,而且修复工艺简便,可操作性强。该修复工艺还可以推广应用在修复其他磨损轴上。