[发明专利]一种天然气往复压缩机活塞杆的表面强化方法

说明书

本发明提出一种天然气往复压缩机活塞杆的表面强化方法，包括：1）设计和计算活塞杆表面强化层的厚度；2）对所采用的激光熔覆材料、熔覆参数和工艺条件进行工艺评定试验验证；3）根据评定试验结论，对活塞杆表面进行激光熔覆，熔覆粉末材料化学成分为C：≤0.2%，Si：≤0.5%，Mn：≤1.2%，Cr：17~19%，Ni：1.5~2.5%；4）进行无损检测；5）机加工；6）终检：包括尺寸检测，精度和粗糙度、硬度检测以及无损检测。通过本发明所述表面强化方法处理后的活塞杆表面的强化层与基材以冶金方式结合，强度高，硬度值高于52HRC，热影响区宽度小于0.8mm，且不影响基材机械性能，因此本发明所述方法适合于活塞杆的表面强化处理，亦可用于废旧活塞杆再制造，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及表面处理激光熔覆技术，具体涉及一种天然气往复压缩机活塞杆的表面强化方法。

背景技术

天然气往复压缩机是开采天然气的关键设备之一，其主要是由主机、燃料供给和调速系统、发动机进排气系统、点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统、仪表控制系统、仪表控制及安全保护系统、气体分离及工艺管线系统组成。机组是以天然气为燃料，动力和压缩共用一根曲轴和一个机身，构成整机机组。活塞组件是天然气压缩机动力端和压缩端的动力传动的关键部件，其中活塞杆的失效形式主要为填料、刮油器对活塞杆表面的磨损，且活塞杆承受拉压疲劳和表面接触疲劳也容易导致其失效等。现有技术中活塞杆的表面强化处理工艺方法包括电镀硬铬、热喷涂硬质材料等工艺。但是由于电镀铬工艺对于环境造成的污染，逐渐被国家法规禁止或取缔；而热喷涂工艺形成的涂层与基体之间的结合强度低，使得涂层容易脱落形成硬物质造成活塞杆划伤等。因此需要一种新的表面处理技术代替现有工艺对天然气活塞杆表面进行强化处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气往复压缩机活塞杆的表面强化处理方法，依照国际或国家标准对于天然气往复压缩机活塞杆的表面处理的耐磨性、耐腐蚀性的要求，选择匹配的增材材料，设计合理的再制造工艺方法解决现有技术表面强化处理存在的问题，并建立了较完整的活塞杆表面强化工艺技术方法和评价体系。本发明关键技术是采用激光熔覆技术强化活塞杆表面，同时本发明所述方法也可以用于废旧活塞杆的再制造，再制造后的活塞杆的各项技术性能满足原新品的性能要求，且本发明所述方法将废旧的活塞杆变废为宝，恢复其使用性能，符合国家工业绿色制造的发展战略，具有广阔的推广应用前景。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种天然气往复压缩机活塞杆的表面强化方法，包括以下步骤：

步骤一、确定活塞杆表面拟将形成的表面强化层的厚度；

步骤二、对活塞杆表面进行无损检测，经检测无任何裂纹缺陷后进行步骤三；

步骤三、对活塞杆表面进行激光熔覆处理，在活塞杆表面形成步骤一所述厚度的熔覆金属层作为表面强化层；

步骤四、对激光熔覆处理后的活塞杆表面再次进行无损检测，经检测无任何裂纹缺陷后进行步骤五；

步骤五、对活塞杆按照目标尺寸要求进行机加工；

步骤六、对机加工后的活塞杆进行无损检测、尺寸检测和/或硬度检测。

进一步的根据本发明所述的表面强化方法，其中步骤一中，根据活塞杆所承受的最大载荷来计算活塞杆压杆稳定性的最小直径尺寸，并基于最大载荷和最小直径尺寸确定形成于活塞杆表面的表面强化层的厚度。

进一步的根据本发明所述的表面强化方法，其中步骤一中确定的形成于活塞杆表面的表面强化层的厚度为0.5~1.0mm。

进一步的根据本发明所述的表面强化方法，其中步骤二和步骤四中，采用100%表面着色渗透检测（PT）、100%磁粉检测（MT）和/或100%超声波探伤检测（UT）对活塞杆表面进行无损检测。