CN109604936B - 一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205、哈氏合金C‑276、奥氏体不锈钢316L中的一种制备叶轮、平衡盘、平衡板、轴和导叶口环，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈、平衡板口环、各级叶轮背部轴颈、各级叶轮进口轴颈、中段壳体口环、导叶口环和进口泵盖口环处的截流密封面。本发明具有工艺简单、安全可靠、高效经济的优点。

Description

一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法
技术领域
本发明涉及流体输送装置，具体涉及一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法。
背景技术
化工企业在氯化反应过程中，需要使用液氯输送泵将液氯加压汽化后进入后系统进行反应，液氯的强腐蚀性、剧毒、高渗透性以及吸潮性等特性使得液氯输送变得十分困难。多年来，国内氯碱企业尝试了采用“气化法”——干气气囊密封液氯液下泵——多级屏蔽泵——传统的多级磁力泵——液氯液下磁力泵等长期的发展阶段，由于特殊工况液氯泵要求流量小、扬程高，使得该输送泵稳定运行非常困难。随着企业装备技术的发展和人们对于化工企业安全和环保要求的不断提高，液氯输送技术除了满足稳定运行、检修频率低、经济性能好的基本条件以外，更多的人开始关注液氯系统输送的本质安全，由于液氯是剧毒品，在空气中的轻微泄漏即可剧烈腐蚀导致密封失效，为此要求液氯输送设备的密封形式要绝对可靠，密封点泄漏能够第一时间检测到并报警提醒操作人员注意。由此诞生了双壳体液氯磁力泵，此泵不需要干气密封，可实现完全无泄漏，能耗低、安全可靠、检修方便；泵和外壳体整体提供，不需要液氯中间罐，减少总投资，有效解决了液氯泵容易汽蚀的问题，在设计上已经考虑各种存在安全隐患的边界条件，目前已经广泛应用于新建项目对液氯输送、包装及对老式液氯泵的替换。
但双壳体液氯磁力泵的不足之处是：双壳体液氯磁力泵在液氯输送初期虽然可以达到稳定运行的要求，但在使用3-6个月后后，其扬程降低明显(一般降低20-40m)，影响到氯化反应器的运行负荷。为了确保整个生产装置的长周期安全稳定运行，消除安全隐患，迫切需要开发一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、安全可靠、高效经济的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205、哈氏合金C-276、奥氏体不锈钢316L中的一种制备叶轮、平衡盘、平衡板、轴和导叶口环，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈、平衡板口环、各级叶轮背部轴颈、各级叶轮进口轴颈、中段壳体口环、导叶口环和进口泵盖口环处的截流密封面，所述氩弧焊堆焊焊接工艺步骤如下：
(1)焊前准备
首先，根据各个零件实际尺寸要求，对基体进行粗加工，在基体内、外圆车出1～3mm的余量，各零件在堆焊前须进行清理，然后进炉预热，使母材温度达到60-100℃，然后保温1～2h准备施焊；焊前，焊条经烘干后放到保温炉中待用；
(2)堆焊过程
焊条采用螺旋式摆动轨迹，次序是由里向外，每焊一层，清渣一次，连续堆焊完成，间隔时间不超过10min，当一根焊条用完后，接另一根焊条时也要清渣，并使接头处的重叠在原焊道的1/3～1/2处；
(3)焊接后
将焊接后的零件进行退火、淬火和回火处理；
(4)半精加工
对堆焊后的堆焊层进行粗加工，检查堆焊金属是否有缺陷，如发现有缺陷则修补后再次进行半精加工。
作为本发明的优选实施方式，所述叶轮、平衡盘、平衡板和导叶口环的材质优选为双相不锈钢2205。
作为本发明的优选实施方式，所述轴的材质优选为哈氏合金C-276。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的焊丝材质优选为哈氏合金C-276。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的焊丝直径优选为1.6～3.2mm。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的电弧电压优选为25～27.5V。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊电流优选为200～260A。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊速度优选为2.1～3.5mm/min。
作为本发明的优选实施方式，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊熔深优选为2～2.6mm，所述堆焊层厚度优选为8～12mm。
作为本发明的优选实施方式，所述修补时优选先将冲模预热，用原来堆焊焊条和焊接参数进行修补。
本发明为确保双壳体液氯磁力泵扬程在使用周期内不降低，避免造成效益损失和安全生产危险。通过总体泵结构分析，对可能影响双壳体液氯磁力泵扬程损失的主要因素如磁力耦合器传递扭矩、重要承压部件强度、轴扭矩和刚度、轴向力平衡状态等几个要素进行了理论计算、软件模拟和实验测试，从中排查出双壳体液氯磁力泵扬程损失点，寻找出问题的根源是由于密封环缝隙腐蚀或磨损引起内部泄漏量增大，进而导致双壳体液氯磁力泵扬程降低。结合理论计算、计算机模拟和实验模拟等方法，对上述要素依次进行计算分析，并通过相关测量实验，从中依次排查并找出双壳体液氯磁力泵扬程损失点，通过对泵转子核心部件材料等级提高，利用氩弧焊堆焊技术进一步提高截流密封面处耐腐蚀性能与耐磨性，从而彻底解决了导致双壳体液氯磁力泵扬程降低的问题。
针对双壳体液氯磁力泵核心部件材料耐腐蚀、耐磨损等级不足引起内部泄漏量过大，进而导致泵扬程降低的问题。考虑到耐磨、耐腐蚀及刚度需求，本发明中，泵转子核心部件叶轮、平衡盘、平衡板、轴和导叶口环优选采用双相不锈钢2205、哈氏合金C-276、奥氏体不锈钢316L中的一种，叶轮、平衡盘、平衡板和导叶口环更优选采用双相不锈钢2205，双相不锈钢2205的材质牌号可采用00Cr22Ni5Mo3N，00Cr22Ni5Mo3N在次氯酸中耐腐蚀性能优于奥氏体不锈钢316L，机械性能的屈服强度是奥氏体不锈钢的2倍，耐磨性是奥氏体不锈钢的1.5倍。
针对截流密封面缝隙腐蚀或磨损，本发明采用了氩弧焊堆焊技术提高截流密封面的耐腐蚀性和耐磨损性能。堆焊技术是为了增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能熔敷金属而进行的焊接，利用堆焊方法使焊件表面获得耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层，从而使得表面性能发生了本质上的变化。其优点是可提高零件的使用寿命，由于堆焊制造了双金属层从而节省了大量的合金材料，并获得优异的综合性能，使材料的利用更合理，进而降低了制造成本，并且在检修时可有效缩短修理和更换零件的时间。
为尽量减少合金铸件的使用，减轻企业投资成本和经济压力，本发明优选通过氩弧焊堆焊技术进一步提高平衡盘轴颈、平衡板口环、各级叶轮背部轴颈、各级叶轮进口轴颈、中段壳体口环、导叶口环和吸入盖口环等截流密封面处材料性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、工艺简单，本发明通过提高双壳体液氯磁力泵转子核心部件材料等级和通过氩弧焊堆焊技术提高截流密封面处材料性能，彻底解决了由于内部泄漏导致双壳体液氯磁力泵扬程降低的问题。
2、高效经济，本发明采用氩弧焊堆焊技术提高截流密封面的耐腐蚀性和耐磨损性能，由于堆焊制造了双金属层从而节省了大量的合金材料，并获得优异的综合性能，使材料的利用更合理，进而降低了制造成本，并且在检修时可有效缩短修理和更换零件的时间，显著提高了双壳体液氯磁力泵的运行周期，节约了企业检修费用，运行周期由2-6个月提高到10个月以上，具有成本低，经济效果显著的优点。
3、安全可靠，本发明显著提高了运行周期，且在运行周期内双壳体液氯磁力泵扬程几乎无变化，大大降低了对氯化反应器的运行负荷的影响，显著提高了装置的安全稳定性。
4、应用广泛，本发明解决了双壳体液氯磁力泵扬程减少问题，本发明的方法对小流量高扬程多级磁力泵、屏蔽泵、多级离心泵等的应用和维护具有良好的参考促进意义，为同类企业和其他使用液化石油气、易燃易爆介质、高毒剧毒介质的企业进行多级双壳体磁力泵的结构优化提供了有效的方法，大大推动了行业设备技术进步。
附图说明
图1是本发明的双壳体液氯磁力泵的结构示意图。
图2是本发明的氩弧焊堆焊示意图。
图3为本发明的双壳体液氯磁力泵的叶轮进口轴颈截流密封面示意图。
图4为本发明的双壳体液氯磁力泵的叶轮背部轴颈截流密封面示意图。
图5为本发明的双壳体液氯磁力泵的平衡盘轴颈截流密封面示意图。
图6为本发明的双壳体液氯磁力泵的进口泵盖口环截流密封面示意图。
图7为本发明的双壳体液氯磁力泵的中段壳体口环截流密封面示意图。
图8为本发明的双壳体液氯磁力泵的导叶口环截流密封面示意图。
图9为本发明的双壳体液氯磁力泵的平衡板口环截流密封面示意图。
图中：叶轮1，平衡盘2，平衡板3，轴4，外磁组件5，内磁组件6，隔离套7，导叶8，进口泵盖9，焊枪10，电弧11，母材金属12，堆焊层13，焊丝14，叶轮进口轴颈15，叶轮背部轴颈16，平衡盘轴颈17，进口泵盖口环18，中段壳体口环19，导叶口环20，平衡板口环21。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述，但本发明并不仅限于所述的实施例。
如附图所示，本发明的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205、哈氏合金C-276、奥氏体不锈钢316L中的一种制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3、轴4和导叶口环20，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面，氩弧焊堆焊焊接工艺步骤如下：
(1)焊前准备：首先，要根据各个零件实际尺寸要求，对基体进行粗加工，在基体内、外圆车出1～3mm左右的余量，各零件在堆焊前须进行清理，使刃口部分无污物、铁锈、杂质等，然后进炉预热，使母材温度达到设定值，保温后准备施焊；焊前，焊条须经250℃烘干2h，确保焊条不会因吸潮而使工艺性能变坏，造成焊接时电弧不稳、飞溅增大，并容易产生气孔、裂纹等缺陷，烘干后放到100℃保温炉中待用，然后将焊接零件放在可以水平方向旋转的回转工作台上进行焊接。
(2)堆焊过程：按照规范参数进行焊条电弧堆焊，焊条采用螺旋式摆动轨迹，次序是由里向外，每焊一层，要清渣一次，连续堆焊完成，间隔时间不超过10min，当一根焊条用完后，接另一根焊条时也要清渣，并注意接头处的重叠，须在原焊道的1/3～1/2处，堆焊后的堆焊层，可用肉眼检验是否有裂纹、气孔、砂眼。用卡尺检验外观尺寸是否符合堆焊后尺寸的要求。
(3)焊接后：在保证零件耐腐蚀的前提下提高零件的韧性、塑性，消除焊接时产生的局部内应力，将焊接后的零件进行退火、淬火和回火处理。
(4)半精加工：将堆焊后的堆焊层进行粗加工，检查堆焊金属无气孔、裂纹或夹渣等缺陷，如发现有缺陷则修补后再次进行半精加工。修补时，先将冲模预热，用原来堆焊焊条和焊接参数进行修补。
实施例1
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3、轴4和导叶口环20，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表1。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程251m，运行10个月后扬程250m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表1实施例1氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000061
Figure BDA0001859868450000071
实施例2
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用哈氏合金C-276制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3、轴4和导叶口环20，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表2。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程245m，运行14个月后扬程243m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表2实施例2氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000072
Figure BDA0001859868450000081
实施例3
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用奥氏体不锈钢316L制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3、轴4和导叶口环20，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表3。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程230m，运行14个月后扬程229m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表3实施例3氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000082
实施例4
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3和导叶口环20，使用哈氏合金C-276制备轴4，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表4。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程220m，运行14个月后扬程218m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表4实施例4氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000091
实施例5
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205制备叶轮1、平衡盘2、平衡板3，使用奥氏体不锈钢316L制备导叶口环20，使用哈氏合金C-276制备轴4，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表5。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程220m，运行15个月后扬程218m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表5实施例5氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000101
实施例6
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205制备叶轮1和平衡盘2，使用奥氏体不锈钢316L制备平衡板3和导叶口环20，使用哈氏合金C-276制备轴4，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表6。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程250m，运行12个月后扬程248m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表6实施例6氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000111
实施例7
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205制备平衡盘2和平衡板3，使用奥氏体不锈钢316L制备导叶口环20，使用哈氏合金C-276制备轴4和叶轮1，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表7。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程210m，运行14个月后扬程208m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表7实施例7氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000121
实施例8
一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用奥氏体不锈钢316L制备平衡盘2、平衡板3，使用双相不锈钢2205制备导叶口环20和叶轮1，使用哈氏合金C-276制备轴4，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈17、平衡板口环21、叶轮背部轴颈16、叶轮进口轴颈15、中段壳体口环19、导叶口环20和进口泵盖口环18处的截流密封面。氩弧焊堆焊焊接工艺参数如表8。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始扬程220m，运行14个月后扬程218m，现场拆解整机发现泵无明显腐蚀。
表8实施例8氩弧焊堆焊焊接工艺参数
Figure BDA0001859868450000131
对比例1
市售双壳体液氯磁力泵(大连罗兰，型号CLT40-10/9)。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始流量10m3/h，扬程80m，运行6个月后扬程64m，现场拆解整机发现泵转子核心部件叶轮、平衡盘、平衡板、轴、叶轮口环和导叶口环均磨蚀严重；平衡盘轴颈、平衡板口环、叶轮背部轴颈、叶轮进口轴颈、导叶口环、中间体口环和进口泵盖口环处的截流密封面缝隙腐蚀或磨损严重。
对比例2
市售双壳体液氯磁力泵(大连罗兰，型号DTMMC40B-6)。
运行效果：双壳体液氯磁力泵初始流量8m3/h，扬程230m，运行8个月后扬程194m，现场拆解整机发现泵转子核心部件叶轮、平衡盘、平衡板、轴、叶轮口环和导叶口环均磨蚀严重；平衡盘轴颈、平衡板口环、叶轮背部轴颈、叶轮进口轴颈、导叶口环、中间体口环和进口泵盖口环处的截流密封面缝隙腐蚀或磨损严重。

Claims (10)

1.一种提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，使用双相不锈钢2205、哈氏合金C-276、奥氏体不锈钢316L中的一种制备叶轮、平衡盘、平衡板、轴和导叶口环，并采用氩弧焊堆焊焊接工艺制备平衡盘轴颈、平衡板口环、各级叶轮背部轴颈、各级叶轮进口轴颈、中段壳体口环、导叶口环和进口泵盖口环处的截流密封面，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接工艺步骤如下：
(1)焊前准备
首先，根据各个零件实际尺寸要求，对基体进行粗加工，在基体内、外圆车出1～3mm的余量，各零件在堆焊前须进行清理，然后进炉预热，使母材温度达到60-100℃，然后保温1～2h准备施焊；焊前，焊条经烘干后放到保温炉中待用；
(2)堆焊过程
焊条采用螺旋式摆动轨迹，次序是由里向外，每焊一层，清渣一次，连续堆焊完成，间隔时间不超过10min，当一根焊条用完后，接另一根焊条时也要清渣，并使接头处的重叠在原焊道的1/3～1/2处；
(3)焊接后
将焊接后的零件进行退火、淬火和回火处理；
(4)半精加工
对堆焊后的堆焊层进行粗加工，检查堆焊金属是否有缺陷，如发现有缺陷则修补后再次进行半精加工。
2.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述叶轮、平衡盘、平衡板和导叶口环的材质为双相不锈钢2205。
3.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述轴的材质为哈氏合金C-276。
4.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的焊丝材质为哈氏合金C-276。
5.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的焊丝直径为1.6～3.2mm。
6.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的电弧电压为25～27.5V。
7.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊电流为200～260A。
8.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊速度为2.1～3.5mm/min。
9.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述氩弧焊堆焊焊接的堆焊熔深为2～2.6mm，所述堆焊层厚度为8～12mm。
10.根据权利要求1所述的提高双壳体液氯磁力泵运行周期的方法，其特征在于，所述修补时先将冲模预热，用原来堆焊焊条和焊接参数进行修补。
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