蒙乃爾合金泵的結(jié)構(gòu)

1.性能參數(shù)

蒙乃爾合金泵的性能參數(shù)見表1。

表 1 性能參數(shù)

2。蒙乃爾合金泵的結(jié)構(gòu)

蒙乃爾合金是最早應(yīng)用干氫氟酸介質(zhì)的一種耐蝕鎳一銅合金，其組織為均一的鎳基固溶體 ，熔點(diǎn)1316℃，典型宏觀硬度50HRB。由于蒙乃爾合金在非氧化性酸 (硫酸 、鹽酸、磷酸、氫氟酸 )類以及鹽類和堿類水溶液中有良好的耐蝕性，在高溫下具有良好的抗氧化性能及在無氧狀態(tài)下基本無腐蝕的特點(diǎn)。用于烷基化裝置系統(tǒng)的氫氟酸泵為臥式單級(jí)懸臂離心泵(如圖1)，泵體、泵蓋采用低碳20鋼，葉輪、軸、軸套、葉輪螺母、口環(huán)及集裝式機(jī)械密封選用Monel材質(zhì)，為減少蒙乃爾合金的材料用量并防止過流部件的配合面由于接觸氫氟酸而形成氟化鐵，使零件難以拆卸，僅在零件的配合面堆焊Monel400合金。

二 堆焊工藝對(duì)比試驗(yàn)

1.堆焊對(duì)比試驗(yàn)

(1)氧乙炔焊 焊條規(guī)格為妒2.4mm 試驗(yàn)焊接電流分別為90A、100A、110A~120A;對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果：

①焊接電流5090A，焊件表面不易焊透。②焊接電流為120A過燒。③焊接電流為l10A時(shí)手感、表面質(zhì)量和堆焊剖面質(zhì)量最好。

(2)氬弧焊 焊絲規(guī)格為03.2ram;氬弧焊試驗(yàn)焊接電流分別為IOOA、110A、120A、130A、140A、180A、200A~n220A;對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 ：①焊接電流為≤90A，焊件表面不易焊透。②焊接電流為220A時(shí)過燒。

③焊接電流為120～200A時(shí)手感、表面質(zhì)量和堆焊剖面質(zhì)量最好。

2.不同基體溫度的堆焊的對(duì)比試驗(yàn)

(1)基體材料 同一爐號(hào)的20鋼。

(2)基體溫度 25o~(常態(tài))、80℃ 、100~C、120~C。

(3)加熱方法 非堆焊面均勻氧乙炔火焰加熱。

(4)加熱時(shí)間 保持基體在設(shè)定的溫度5min。試驗(yàn)結(jié)果：基體溫度≤120℃時(shí) ，堆焊表面易產(chǎn)生較大的氣孔和裂紋，≥12O℃溫度下堆焊的表面質(zhì)量和堆焊剖面質(zhì)量都很好。

三 泵體和泵蓋的焊接工藝

P05泵中，在泵體B、c處堆焊Monel400合金，泵、 D處也需堆焊Monel400合金，如圖2、圖3所示。

1.對(duì)焊件的要求

1)焊件金屬成分必須符合規(guī)定 ，過流零部件采用低碳20鋼。

2)焊接的最大問題是易產(chǎn)生裂紋 、氣孔和夾渣。工件焊接處要干凈，焊接前用最好將坡 IJ用砂輪打磨光，然后用三氯乙烷或丙酮溶劑清除焊件焊接處周圍表面沾污物 (臟物、油脂和油膜等)。

3)焊件溫度低于零度時(shí)要預(yù)熱到100～120℃，焊接后不需進(jìn)行處理。

2.焊條要求

1)焊條金屬成分必須符合規(guī)定，Monel合金在碳素鋼體上的堆焊應(yīng)選用細(xì)焊條，如直徑為2.4～3.2mm的蒙乃爾190焊條。

2)焊條要干燥處理，烘干溫度控制在230～261~C。

3)焊條和焊絲的化學(xué)成分必須滿足表2、表3的要求。

3.泵體的焊接工藝要求

1)泵體焊接采用SMAWI藝 (即保護(hù)金屬電弧焊工藝) ，不推薦采用自動(dòng)焊(溫度太高)，如采用則要用氬氣保護(hù) ，使用焊條不擺動(dòng)的焊接工藝 ，為使焊接金屬能流動(dòng) ，也可輕微擺動(dòng)，但寬度最大不得超過焊條的1倍 。蒙乃爾合金焊接采用鎢極氬弧焊工藝 ，電極為鈰鎢極 ，直徑為4mm，端部磨成錐形。焊絲直徑選擇2.4—3.2mm，成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))為 ：Al為分別比較幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果可知 ：球體的直徑D對(duì)球體性能的影響最為顯著，其次為軸徑孵口球體在對(duì)稱面上的厚度f，厚度f對(duì)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)力影響不是太明顯 。

所以 ，為了使泵驗(yàn)時(shí)球體的最大應(yīng)力值處于安全值以下，設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮的參數(shù)應(yīng)該是球體的直徑D，其值對(duì)球體的力學(xué)性能影響相當(dāng)明顯;如果是結(jié)構(gòu)不允許，則應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)整球體軸的直徑d，其次為參數(shù)f 對(duì)于參數(shù)t，可不作為主要的調(diào)整對(duì)象。

另外，值得一提的是 ，球閥的密封面內(nèi)徑在閥門關(guān)閉狀態(tài)直接決定了球體所受液體靜壓面的大小，其值的大小直接影響到球體所受靜壓力值，故在能滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，應(yīng)該盡量地減小密封面內(nèi)徑，以改善球體的受力狀況。

由于篇幅所限，其他參數(shù)對(duì)球體的影響情況本文不再闡述，設(shè)計(jì)人員可根據(jù) 自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及力學(xué)知識(shí)自行調(diào)整。

三.結(jié)語

在設(shè)計(jì) 固定球閥的球體時(shí) ，為了使球體在管線上正常工作時(shí)的最大應(yīng)力值低于材料的許用應(yīng)力，出于安全性考慮，首先應(yīng)該顧及到球體本身的力學(xué)性能，球體直徑尺寸不能太小，起碼應(yīng)能滿足產(chǎn)品力學(xué)性能的要求，然后再考慮降低成本及其他方面的問題。GMO-2%～0.4%、Ti為1.5%～3.O%、Mn為l_2%～1.8%，焊接電源為直流，正接。

2)泵體鑄件毛坯先找正并把B、 處加工到相應(yīng)位置 ，焊前在堆焊處以純鎳打 底然后至少堆焊兩層ENiCu7或RNiCu7，并在堆焊面兩{~140mm區(qū)域用砂輪打磨清理干凈，將焊絲用砂紙打磨干凈，每根切成lm左右長(zhǎng)度，用三氯乙烷或丙酮擦洗焊接區(qū)和焊絲表面。

3)焊完后的Monel合金層應(yīng) ≥5ram厚，為避免產(chǎn)生裂紋 ，最少應(yīng)分三層焊，第 1層是蒙乃爾合金與碳鋼混合層 (打底焊)，焊接電流為90～100A，反面加純銅墊板 (帶R槽 )并通氬氣保護(hù)，氬氣流量 ：焊槍保護(hù)12L/rain，墊板通氬保護(hù)8L/min。焊接時(shí)，焊絲壓向間隙，要求焊透。第2層以上為純蒙乃爾合金層，焊接電流為120～130A;第3層電流為130～140A，第4層及以后各層電流全部為180～200A，焊槍保護(hù)氬氣流量12L/rain。焊1～3層時(shí)，工件處于平焊位置。焊第4層以后，將工件墊起20?！?0。左右，進(jìn)行上坡焊，以使熔化液態(tài)金屬向后流。每焊一層用角向磨光機(jī)仔細(xì)打磨焊縫表面，以去除表面氧化物和夾雜物 ，且溫度冷卻至80～100~C時(shí)再焊下一層焊縫。每層焊道表面須呈凹形。焊接過程中，焊槍不能在某一點(diǎn)停留時(shí)間過長(zhǎng)，中間換焊絲和滅弧時(shí)，應(yīng)關(guān)閉焊槍手控開關(guān)，但應(yīng)繼續(xù)供保護(hù)氣體，焊槍在原地進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間的停留，待熔池保護(hù)10s左右方可離開，焊后不需熱處理。要保證工件加工后Monel合金層厚度≥3.5ram。

4)泵蓋的焊接工藝要求先把泵蓋 、D處加工到相應(yīng)的尺寸 ，堆焊Monel合金前要在堆焊處以純鎳打底然后堆焊至少兩層ENiCu7或RNiCu7再加工到合適的尺寸，加工后需要保持一個(gè)連續(xù)的、可與HFI藝物流相接觸的鎳銅400合金表面，但是只允許第二或以上層鎳銅400合金表面與含HFT_藝物流相接觸。加工后鎳銅400合金堆焊和過渡層的最小厚度≥3.5mm。其他工藝與3)相同。

4.堆焊的質(zhì)量控制

(1)檢查和修理 焊接缺陷要磨光、鏟平或用電弧氣刨的方法修理直到顯出原有金屬本色，再按原來規(guī)定重焊，不能用錘擊方法封閉焊接金屬空穴。

(2)質(zhì)量控制 可使用無損探傷方法檢查 ，如用x射線拍照、磁粉滲透檢查等。所有焊口都應(yīng)進(jìn)行外觀的缺陷檢查，如表面裂紋、咬邊、對(duì)中度和焊穿等 ，所有根部焊道均應(yīng)進(jìn)行著色滲透法檢查，如有缺陷，在進(jìn)行剩余焊道檢查前應(yīng)進(jìn)行修理。

(3)檢驗(yàn) 所有焊工必須規(guī)定考核評(píng)定合格，每個(gè)焊工所焊的環(huán)向，對(duì)焊縫至少應(yīng)有20%進(jìn)行x射線拍照，并要合乎規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

【l】武廣昭.蒙乃爾合金管件的焊接【JJ.熱加工工藝，2007 (19).

【2】王貴生.蒙乃爾合金的焊接[J].焊管，2000，23(4).GM