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YJC油浆泵中高铬合金叶轮、泵过流通道耐磨复合铸造层研制
作者:管理员    发布于:2018-03-08 14:01:01    文字:【】【】【

  刖言炼油厂依靠催化裂化装置(FCCU)的生产来提供下游炼油装置的原料,平稳运行的FCCU是典型的炼油综合装置,每天能生产出高附加值的市场需求产品。作为FCCU的重要设备之一的塔底泵一油浆泵,其高安全可靠性和长寿命及高效率的技术特点对炼油装置满足心式油浆泵生产历史长,质量为稳定。20世纪60年代中期在参照国外(英国)相关先进技术的基础上,消化吸收试制成功首台国产油浆泵,使用以后有很好的市场信誉。在原BY150―100泵的基础上近几年发展了200Y110、250Y110、300Y130等8种规格的油浆泵。这些产品功率大(18.5~450k4),振动值小(按美国API610制造),制造精度高。产品具有成本低,利润高的特点,并经过多年的不断改进,大量采用新技术、新工艺,进一步提高了产品的可靠性和使用寿命。产品已能适应100~300万t催化裂化装置的各种温度、压力、腐蚀和磨损的组合要求。随后在Y,系列油浆泵基础上开发新一代高效节能Y,C系列离心式抗磨蚀油浆泵,主要提高泵的过流件耐磨抗蚀性,延长泵使用寿命,而使用寿命除与泵体和叶轮型线、介质性质等有关外,主要取决于过流部件的材质选择,所以研制开发Y,C油浆泵过流部件,其关键问题就是选用新型的抗磨蚀材质。)确定Y,C油浆泵叶轮材料化学成分及铸造、加工。)确定Y,C油浆泵的泵体、泵盖流道复合铸造层生产工艺及铸造、加工。

  局耐磨材料,其硬度大于55HRC,具备极好的耐磨性。该材料的叶轮在油浆泵中的使用寿命一般在3~.年以上,是一种优良的耐磨材料。它的耐磨机理主要是由于铬的碳化物与基体硬度相互作用,料有极高的耐磨性。

  由于材料的化学成分和终热处理的效果决定着材料的终使用性能,所以选用KmTBCr26材料,此材料与劳伦斯ASTMA532―82材料化学成分相近,耐磨性能也大致相同。根据分析结果,制订了Y,C油浆泵叶轮的化学成分标准如下表所示。从表可以看出Y,C油浆泵叶轮材料中Ca和C是主要合金元素,保持适当的Cr/C,这是材料终具有高耐磨性能的两个重要元素。Me元素主要是提高材料的淬透性,Ni元素主要是提高材料的韧性。

  表YC油浆泵叶轮材料的化学成分标准成分质量分数(G)二YC油浆泵叶轮的生产工艺根据铸钢件的各种工艺要求、合金元素在钢中的作用,并经反复试验,确定了Y,C油浆泵叶轮材料的冶炼工艺、铸造工艺及热处理工艺,在系统的试验中,掌握了材质的热处理特性,根据铸件加工的需要进行不同工艺的热处理,终使铸件的硬度达到58HRC以上,2000年成功铸造了个叶轮。

  三、yc油浆泵叶轮材料的冶炼工艺)YC油浆泵叶轮材质采用0.5t中频感应电炉碱性炉衬冶炼,冶炼工艺采用不氧化法。

  (+)造渣材料使用石灰和氟石,脱氧材料采用铝石灰进行扩散脱氧,硅钙沉淀脱氧。

  (6)出炉前必须根据炉前分析样的结果,对照标准进行适当的化学成分调整,确保材料化学成分达到控制腰求。

  520,1550/,当钢液温度在此温度时,浇注出试棒,并观察其收缩,合格后即出炉浇注。

  四、YC油浆泵叶轮材料的铸造工艺因材质具有较大的开裂倾向,要求在铸造过程中力求各部分冷却均匀。以免产生过高的热应力而引起开裂,同时芯子应选用退让性好的芯砂,以免产生高的机械阻力引起开裂,因此,铸造工艺如何保证铸件不开裂是十分关键的问题。

  根据材料的铸造性能,制订以下铸造工艺要求木模工艺参数根据铸件的具体结构与普通铸钢件基本相同。

  (2)造型采用石英黏土砂作面砂,树脂砂作芯砂的工艺。黏土砂工艺既能保证铸造质量,成本也低,树脂砂是一种较先进的工艺,它不仅能提高铸件内腔表面和内在质量,同时对于开裂倾向大的材料,其溃散性极好,能有效地克服铸件在冷却过程中的机械阻力。

  用上述工艺铸造的YC油浆泵叶轮铸件不仅克服了开裂、缩松等缺陷,而且工艺出品率较高(601,671),表面质量也达到了引进的铸件水平。

  五、YC油浆泵叶轮材料的热处理)YC油浆泵叶轮材质在铸态是奥氏体,其硬度值为40HRC,要使硬度值达到58HRC以上,必须通过热处理这个重要手段来实现,即把铸件重新加热到奥氏体化温度,保温一段时间,使基体过饱和的C和Cr以铬的二次碳化物的形式析出,基体过饱和的C和降低,使基体得到更多的马氏体,从而使铸件硬度得到提高。

  热处理使用的设备是程控远红外热处理炉,此炉是比较先进的,它的特点是加热升温速度、保温时间和保温温度等过程都是程序自动控制、自动记录,热传导速度快不易开裂,它在YC油浆泵叶轮材料的热处理研究中起了重要作用。

  要使热处理后的铸件各种性能达到KmTBCr26材料与ASTMA532―82材料的水平(硬度、韧性、金相组织等性能),必须选定合适的热处理工艺,即要选择合适的奥氏体化温度、保温时间、冷却速度,并且根据铸件的大小厚薄来确定和调整奥氏体化温度、保温时间、冷却速度。)研制的YC油浆泵叶轮硬度均满足58,60HRC要求,KmTBCr26材料与ASTMA532―82材料的硬度相当,冲击韧度较好。

  (2)经过观察金相组织,其总的组织(硬化后)为:M=A残=共晶碳化物=二次碳化物,其碳化物的形态连续网状,碳化物类型为M-C泵体、泵盖流道强化技术可分为两类在表面上镀覆具有所需性能的新材料。

  前一类方法就是电镀、化学镀、堆焊热喷涂、物理气相沉积等,在合金的表面上也可镀覆非金属材料,如瓷漆、涂料及各种合成材料。第二类方法是对金属表层进行扩散化学热处理,在零件表面上形成新的与合金心部不同的具有特殊性能的渗层,如渗碳、离子渗氮渗镀等。

  熔铸渗是属于第二类方法,但又与之不同,该技术是铸造技术和冶金强化技术的统一结合,是利用铸造凝固余热将待渗元素熔化、分解、扩散,从而在铸件表面形成特殊性能层,适用于不经加工和热处理的铸件,起到表面强化作用。

  七、熔铸渗的基本原理一般热扩散渗层是在重新加热到某一温度下将待渗元素分解吸附和扩散而形成的。在熔铸渗过程中,铸渗层的形成是靠凝固余热提供能量使待渗元素发生分解和扩散。渗层是由两部分组成:一是浇注的液体金属浸润到渗剂中,使渗剂熔化烧结并发生特定的化学反应形成以渗剂合金成分为主的包容层;二是在包容的同时待渗剂发生分解反应,在产生大量渗剂元素的活性原子向母材内部扩散,形成扩散层。是铸钢铸渗为基渗剂后的显微组织照片。从照片上可以明显看出整个渗层是由两部分组成;:一是以为基的包容层,组织为合金共晶体,二是以母材为基的扩散层,组织为细珠光体。

  铸钢铸渗后显微组织照片值得提出的是渗剂元素分解出的活性原子,不经过像固体热扩散那样先被吸附在被渗金属基体表面,然后陆续被基体金属吸收,随后在渗镀的高温下向基体金属内部扩散,而是直接渗入到母材中占据有利位置形成固溶体。由于液体中扩散阻力小,待渗原子扩散时消耗的能量也少,所以扩散行程长,终形成的扩散层就比一般热扩散方法得到的扩散层厚,这是其他热扩散方法无法达到的效果。

  渗层的化学成分和相组成在铸态下形成的铸渗层,其相组成和各相的化学成分,取决于组成该合金系的相图。包容层的化学成分主要取决于渗剂合金的主要化学成分,对于扩散层,也就是在二元合金系统中用渗剂金属原子饱和基体金属,所以取决于母材金属的化学成分,所获得渗层一般不会出现两相共存区,扩散层的浓度呈阶梯式分布,并且由相互毗邻的单相区所构成,具体情况可根据合金的二元相图加以分析。

  影响铸渗层形成的因素影响铸渗层形成的因素很多,包括工艺因素、渗剂性质等,但主要有以下主要因素浸润性铸渗剂与液体金属要有一定的浸润性,浸润性好与否是渗层形成的首要因素,因为它直接影响到渗层的形成强度。

  (3)渗剂涂刷厚度渗剂涂刷厚度和铸渗后渗透层的厚度存在一定的比例关系。

  铸渗工艺是近几年发展起来的,对于表面强化起到很大的作用,是一种简单适用的强化工艺,它在不大幅度增加成本的前提下,就可获得比较满意的经济效益。

  渗层的性能可根据工件的工作环境和服役状况进行设计、选择渗透剂材料,如要求防腐蚀氧化就在表面铸渗一层防腐蚀氧化的材料,如铝、铬为主的渗剂。从测试结果来看,渗层的硬度和基体硬度过渡比较好,表面硬度大幅度提高。

  铸渗工艺在油浆泵泵体与泵盖上应用泵体与录盖的铸造加工是Y/油浆泵的技术难点:泵盖复合铸造件基本上一次冶炼铸造成功,前泵盖复合铸造层即硬质合金层有5mm,扩散层约有5mm.铸造泵体改进了工艺配方和砂箱烘干问题,增加了真空设备,使高温下产生的气体在钢液的压力下向型腔负压区转移。使之不能在钢液中产生气孔。实践证明,泵壳铸造、浇注都是成功的,芫全可以克服铸件的气孔问题,钢件组织致密,复合铸造部分厚度56mm,硬度高,结合强度好,加工中没有发现合金层脱落现象,大幅度提高ZG5M.金属的抗氧化性和耐磨性,合金层厚度芫全可以满足催化裂化装置中油浆含催化剂颗粒磨蚀的苛刻要求,如图!所示。)通过对KmTBCr26材料与ASTMA532―82材料的成分耐磨机理分析,并经过生产过程各种工艺性试验,证明了Y2C油浆泵叶轮材料的冶炼工艺、铸造工艺、热处理工艺及加工工艺是合理可行的。

  (上接第93页)油系统进行静态和动态特性的分析,对系统参数进行合理选择和对各部件进行优化设计奠定了基础,而且此计算方法也为分层采油系统进行故障提供了可靠的依据。

  双作用抽油泵对于分层机械采油技术的改进和芫善具有重要意义,适应了油田分层开采工艺技术发展的需要。这种泵应用特性显著,具有高系统效率和多种排量(2)通过对三种材料的各种性能对比,说明所研制的Y2C油浆泵叶轮材料与进口材料的硬度、冲击值相当,芫全可以替代进口叶轮。

  (3)通过对树脂砂新工艺的应用,大大提高了铸件表面质量(表面粗糙度、气孔、砂眼等)和芯砂的溃散性避免了受阻裂纹);采用铬矿砂新材料,使过流件工作面无需加工,组织晶粒细化,提高了耐磨性;程控远红外热处理炉新技术的应用,消除了人为的热处理事故,加快了工件热传导的速度,从而减少热处理裂纹的倾向。

  (3)泵体、泵盖流道耐磨复合铸造合金层厚度芫全可以满足催化裂化装置中油浆含催化剂颗粒磨蚀的苛刻要求,大大延长了泵体、泵盖等过流部件的工作寿命。GM组合的优点,冲程损失小,排量大且能根据油层的供应能力调节排量,可以适应各种油藏量的油层,达到了充分开采主要油层,发挥非主要油层的生产潜力,合理开采各油层的目的。

  通过对分层采油系统的力学特性的分析研究,得到抽油杆柱各截面的受力状态,可绘出的任意截面的示功图,便于对该系统及其有关参数进行设计计算和选择,为该系统进行故障诊断提供理论依据。油田开发的实践证明,此分析提高了系统的计算分析效率,具有高效、的特点,有利于优化分层采油系统的整体性能,对提高油田经济效益,缩短油田开发期,延长油田的稳产期,提高油田的整体经济效益具有重要意义。

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