燃機(jī)機(jī)體損壞后的修理方案分析范文
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摘要:某內(nèi)燃機(jī)機(jī)體遭受斷裂連桿撞擊，缸套冷卻水腔下密封內(nèi)表面和滑油噴嘴安裝法蘭表面嚴(yán)重破損、變形;主軸瓦孔內(nèi)徑和中心線直線度超差。采用鑄鐵焊工藝局部焊補(bǔ)破損位置后加工至標(biāo)準(zhǔn)尺寸，然后采用電刷鍍工藝修復(fù)主軸瓦孔至標(biāo)準(zhǔn)尺寸，用激光自準(zhǔn)儀檢測主軸瓦孔中心線直線度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
關(guān)鍵詞:內(nèi)燃機(jī);機(jī)體;損壞;修復(fù)
引言
為了減少溫室氣體排放，充分利用垃圾填埋場釋放的沼氣，國內(nèi)許多大中城市均在垃圾填埋場安裝沼氣發(fā)電機(jī)組。這些以沼氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷較大，且受沼氣中所含雜質(zhì)影響，容易出現(xiàn)各類機(jī)損事故。例如，2015年11月，某垃圾填埋場一發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中A3缸連桿螺栓突然斷裂，斷裂后的連桿撞擊曲軸與機(jī)體，導(dǎo)致后者嚴(yán)重變形，該發(fā)電機(jī)組被迫停機(jī)。故障內(nèi)燃機(jī)型號為MWMTCG2020V20，缸徑170mm，沖程195mm，轉(zhuǎn)速1500(r•min－1)，功率2056kW。
1修前檢測
該機(jī)解體后對曲軸和機(jī)體進(jìn)行了仔細(xì)檢測，檢測項(xiàng)目及結(jié)果如下。
1.1外觀目視檢查
(1)3#缸套潤滑油噴油嘴安裝法蘭位受損，表面凹凸不平;法蘭6只螺栓及2只定位銷斷裂在螺栓孔內(nèi)，見圖1所示;(2)A3、B3缸套腔內(nèi)孔口受損，缸套水密封圈位置有缺失，見圖1所示;(3)A3側(cè)道門密封面有明顯外凸現(xiàn)象，見圖2。
1.2著色探傷
對機(jī)體內(nèi)部及外部表面進(jìn)行滲透著色探傷，未發(fā)現(xiàn)裂紋。
1.3形位尺寸檢測
(1)探傷后清洗瓦蓋、機(jī)體，然后裝配瓦蓋，在未扭緊螺栓的情況下測量瓦蓋左右側(cè)定位面與機(jī)座的間隙，結(jié)果見表1;(2)將全部主軸瓦蓋螺栓及側(cè)拉螺栓按標(biāo)準(zhǔn)扭矩扭緊;(3)用內(nèi)徑量表測量主軸瓦座孔內(nèi)徑，結(jié)果見表2;(4)用激光檢測儀檢測主軸瓦座孔中心線直線度，測量結(jié)果見表3。
A3、B3缸套潤滑油噴油嘴安裝法蘭位，及其相鄰的A3、B3缸套密封內(nèi)圓和曲柄箱道門均遭撞擊，發(fā)生變形;主軸座瓦孔內(nèi)徑和中心線直線度均超出標(biāo)準(zhǔn)要求。為了恢復(fù)機(jī)體的適用性，決定先采用鑄鐵焊工藝焊補(bǔ)受撞擊部位;然后加工焊補(bǔ)位置后電刷鍍主瓦蓋兩側(cè)定位面和主軸瓦孔內(nèi)表面，鏜削加工到標(biāo)準(zhǔn)尺寸并恢復(fù)中心線直線度。
3修理
3.1焊補(bǔ)及加工機(jī)體材料
為球墨鑄鐵，碳含量較高，硅、硫、磷等雜質(zhì)成分含量也較高，焊接性能較差。目前焊接鑄鐵件常用方法主要有氧炔焰釬焊、二氧化碳保護(hù)焊、手工電渣焊、焊條電弧焊等。此處采用比較成熟的焊條電弧焊工藝。(1)電源選取:BX1－400型交流焊機(jī)。(2)施焊參數(shù)選擇:為了減小焊接熱輸出，應(yīng)盡量選擇小電流，此處電流90～110A，電壓18～26V。(3)焊材選取:為了獲得較好的焊接韌性和焊接后良好的可加工性能，選擇WE777鑄鐵專用純鎳焊條，直徑3.2mm。(4)焊前準(zhǔn)備:取出斷裂螺栓及定位銷，用砂輪機(jī)打磨破損位置表面，消除毛刺并使之順滑。(5)施焊:①用氧炔焰局部加熱焊縫周邊區(qū)域，使溫度保持在300℃左右;②小電流斷續(xù)施焊，每焊10～20mm即停下，用氣錘連續(xù)敲擊焊縫以消除應(yīng)力。③重復(fù)第②步直至焊完，然后覆蓋保溫棉保溫6h，使其緩慢冷卻以防急冷造成應(yīng)力集中。(6)探傷檢驗(yàn):采用滲透探傷法檢驗(yàn)焊縫及周圍區(qū)域有無裂紋、氣孔等缺陷，如有則應(yīng)消除缺陷后焊補(bǔ)，直至檢驗(yàn)合格。(7)利用數(shù)控銑床對焊補(bǔ)后的滑油噴嘴法蘭銑削加工，加工深度參考未受損滑油噴嘴法蘭。加工后法蘭形貌見圖3。(8)采用銑床加工A3側(cè)道門密封面，直至平整。(9)采用鏜床加工焊補(bǔ)后的A3、B3缸套密封位內(nèi)孔，加工尺寸參考未受損位置尺寸，加工過程如圖4。加工后的A3、B3缸套密封位形貌見圖5和圖6。(10)為檢驗(yàn)焊補(bǔ)對機(jī)架的影響，焊補(bǔ)后重新檢測主軸瓦孔形位尺寸。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn):機(jī)座焊補(bǔ)前后主軸瓦孔內(nèi)徑最大變化0.01mm，主軸瓦孔中心線直線度沒有發(fā)生變化，可見焊補(bǔ)過程沒有形成大的變形。
3.2主軸瓦孔修理具體修理實(shí)施過程如下:
(1)根據(jù)表1測得的數(shù)據(jù)，電刷鍍?nèi)客呱w側(cè)定位面，然后逐一研配，要求側(cè)定位間隙至±0.02mm，且側(cè)定位面接觸率不低于85%;(2)磨削全部瓦蓋下平面后著色修配瓦蓋與機(jī)座平面，直至著色檢查接觸率大于85%以上;(3)電刷鍍?nèi)恐鬏S瓦座孔內(nèi)表面直至有足夠的加工余量;(4)按標(biāo)準(zhǔn)程序和標(biāo)準(zhǔn)扭矩將全部主軸瓦蓋螺栓及側(cè)拉螺栓扭緊;(5)通過夾具將鏜削設(shè)備安裝至機(jī)架自由端，安裝鏜桿，并以1#和11#主軸瓦座孔為基準(zhǔn)找正鏜桿;(6)逐一鏜削主軸瓦座孔至目標(biāo)尺寸;(7)測量尺寸達(dá)到目標(biāo)值后，拆卸鏜削設(shè)備，修順主軸瓦座孔邊緣毛刺;(8)目測并用滲透探傷法檢查鍍層表面質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)鼓泡、起皮、剝落現(xiàn)象，應(yīng)對不合格區(qū)域重新電刷鍍，然后重復(fù)以上程序直至合格;(9)在主軸瓦座孔內(nèi)表面電刷鍍硬化鎳耐磨層;(10)用激光自準(zhǔn)儀檢測主軸瓦座孔中心線直線度，如合格則提交成品檢驗(yàn)。
4成品檢驗(yàn)修復(fù)后成品具體檢測結(jié)果
如下:(1)滲透探傷沒有發(fā)現(xiàn)焊縫及周圍區(qū)域有裂紋等缺陷;(2)滲透探傷沒有發(fā)現(xiàn)電刷鍍層有缺陷;(3)瓦蓋側(cè)定位面著色接觸無間隙，著色接觸率達(dá)85%以上;(4)瓦蓋與機(jī)座搭口平面接觸，無間隙，著色接觸率達(dá)85%以上;(5)主軸瓦孔內(nèi)徑檢測結(jié)果見表4。(6)主軸瓦孔中心線直線度檢測結(jié)果見表5。
5結(jié)束語
本文采用焊補(bǔ)修理的工藝方案，結(jié)合電刷鍍工藝修復(fù)受撞擊變形、破裂的發(fā)動機(jī)機(jī)體，精確地恢復(fù)了機(jī)體的各形位尺寸，快捷、安全地恢復(fù)了發(fā)動機(jī)的使用性能，節(jié)約了可觀的更換新件費(fèi)用。采用上述復(fù)合工藝已安全修復(fù)了眾多機(jī)體并獲得了可靠的修復(fù)質(zhì)量。該機(jī)修理結(jié)束后交付客戶裝機(jī)使用，運(yùn)行6個月、12個月時分別進(jìn)行回訪，客戶反饋發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常，進(jìn)一步證明了此修復(fù)工藝方案是安全可靠的。
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作者：閻軍 劉勇 董文仲 單位：大連海事大學(xué)董氏鍍鐵有限公司