激光熔覆技术在高压压缩机压缩缸维修中的应用

温艳军 常记佳 柏万明

（中国石油塔里木油田分公司天然气事业部)

1 凝析气田注气压缩机使用情况

中国石油塔里木油田牙哈作业区的凝析气田注气压缩机，其制造商为美国Cooper公司，设计出口压力达到55 MPa。该压缩机自2000年10月至今累计运行时间已经达到78 944 h，目前注气压缩缸已经出现裂纹17处，刺漏造成天然气泄漏2次，严重影响了气田的安全运行和正常注气生产。注气压缩机机组如图1所示，压缩缸入口的裂纹如图2所示。

图1 注气压缩机机组

图2 压缩缸入口的裂纹 (打磨后)

高压往复式压缩机经过十年多使用后，在压缩缸进出口的短接处出现了裂纹，裂纹最深处达3 mm，严重影响了安全生产。本文通过激光熔覆技术对出现裂纹的压缩缸进行了维修。与购买新的压缩缸相比，采用激光熔覆技术修复具有周期短、价格便宜等特点，而且完全能满足注气压缩机高效注气的要求。

2 维修方案的确定

该压缩机在2008年首次出现裂纹时，气田采取的处理方法是购买新的压缩缸进行更换。但购买新的压缩缸周期长、费用高，不仅给生产单位带来巨大的成本压力，也影响了机组的正常运行。

激光熔覆技术利用大功率激光束聚集能量极高的特点，瞬间将被加工件表面微熔，同时使零件表面预置的或与激光束同步自动送置的合金粉完全熔化，获得与基体冶金结合的致密覆层。该技术具有以下几个特点：

（1）激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的90%。

（2）基体材料在激光熔覆加工过程中仅表面微熔，微熔层厚度为0.05～0.1 mm。基体热影响区极小，一般为0.1～0.2 mm。

（3）激光熔覆加工过程中基体温升不超过80℃，加工后基本无热变形。

（4）熔覆层与基体均无粗大的铸造组织，熔覆层及其界面组织致密，晶体细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷。

目前激光熔覆技术在冶金、石化、电力等行业都有良好的应用，已先后在压缩机转子、烟机主轴、燃气轮机一级喷嘴、航空发动机导流盘等零部件的维修中取得了很好的效果。因此笔者所在公司于2010年开始使用激光熔覆技术对出现裂纹的压缩缸进行激光熔覆维修。

3 维修处理及效果

为确保激光熔覆的效果，首先对损伤部位进行清洗除污和着色探伤，详细检查裂纹表面状况。然后对裂纹部位进行材质分析和硬度检测，确定压缩缸材料的力学性能指标，选配合适的激光熔覆粉末材料进行激光熔覆维修。

裂纹处维修后的外观形貌如图3所示。

图3 裂纹处维修后检测图片

维修后须对维修部位进行无损检测，对压缩缸缸体进行55 MPa水压试验。所有的测试均合格后，才能进行安装使用。目前，经激光熔覆修复后的压缩缸已经使用达2年以上，未出现裂纹、刺漏等失效现象。

4 结语

采用激光熔覆技术对高压往复式压缩机压缩缸进行修复，具有维修周期短、价格便宜等特点，而且完全能满足注气压缩机高效注气的要求。

激光熔覆再制造技术之所以能在短期内得到快速发展，得到用户和行业的认可与欢迎，是因为它是一门高新技术，有许多优良的特点。激光熔覆再制造既克服了氩弧焊等热加工修复热影响区大、零部件易变形的弱点，又克服了等离子喷涂、电刷镀等修复技术不能实现冶金结合的弱点，所以它是一项值得推广和应用的高新技术。