發(fā)布時間：2018-11-12 19:23

【摘要】：在我國“西氣東輸”工程中,離心壓縮機廣泛應用于石油天然氣的長距離傳輸。葉片是離心壓縮機的關(guān)鍵部件,它在驅(qū)動軸的作用下高速旋轉(zhuǎn),對管道中的氣體做功。再制造工程是廢舊、退役離心壓縮機葉片資源化的最佳形式和首選途徑,可以最大限度地開發(fā)其剩余價值。長管線離心壓縮機常因葉片腐蝕失效而造成整機報廢,腐蝕形成的硫化層對后續(xù)的再制造工藝具有強烈的排斥作用。為了探究這一排斥機理,同時也為葉片的再制造工藝提供方案支撐,本文選擇熱噴焊和熱噴涂兩種再制造工藝,對離心壓縮機葉片的硫化層排斥機制進行了深入的試驗和研究。論文的主要工作如下:模擬葉片表面被腐蝕的機理,實驗室環(huán)境下在葉片表面制備了硫化層,借助掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)分析了硫化層的組織結(jié)構(gòu)、元素含量和元素分布規(guī)律;采用X射線衍射分析法(XRD)分析了雙層結(jié)構(gòu)硫化層的物質(zhì)成分,結(jié)果表明該硫化層成分由表及里依次為Cr3S4、Cr2S3/Fe7S8以及Ni Cr2S4;同時,基于三維形貌儀還分析了硫化層表面的微觀結(jié)構(gòu),最后明確了葉片試樣在H2S環(huán)境中的腐蝕規(guī)律。鑒于離心壓縮機葉片主要是因為H2S腐蝕而失效,分別選用等離子噴焊和超音速火焰噴涂的方式,研究了葉片表面硫化層對熱噴焊和熱噴涂的排斥機制。給出了等離子噴焊的試驗原理和試驗方法,利用金相檢驗法分析了熔覆層的組織結(jié)構(gòu);結(jié)合SEM和EDS分析了典型夾雜物的物質(zhì)成分;采用硬度檢測法分析了夾雜物與金屬基體的顯微硬度差異;根據(jù)拉伸試驗評估了再制造試樣的力學性能;同時結(jié)合斷口形貌分析了拉伸試樣的失效原因。提出了利用超音速火焰噴涂完成試樣再制造的試驗方法,結(jié)合SEM和EDS觀察、分析了涂層的組織結(jié)構(gòu)和元素分布規(guī)律,并借助劃痕試驗對涂層與基體的結(jié)合強度進行了檢測。葉片的再制造試驗結(jié)果表明,由于其表面硫化層的存在,利用等離子噴焊和超音速火焰噴涂的方式均不能使再制造后的葉片獲得理想的性能。因此,離心壓縮機葉片的再制造過程應該首先選擇合適的清洗工藝徹底去除葉片表面的硫化層。
[Abstract]:Centrifugal compressor is widely used in long distance transportation of petroleum and natural gas in west-east gas transmission project in China. Blade is the key component of centrifugal compressor. It rotates at high speed under the action of drive shaft and does work on the gas in the pipeline. The remanufacturing engineering is the best form and the first choice way to recycle the blade of the used and decommissioned centrifugal compressor, which can develop its surplus value to the maximum extent. The long pipeline centrifugal compressor is often scrapped because of blade corrosion failure. The sulphide layer formed by corrosion has a strong repelling effect on the subsequent remanufacturing process. In order to explore the mechanism of remanufacturing and to provide support for the remanufacturing process of the blade, the remanufacturing process of hot spray welding and thermal spraying was selected in this paper. The repulsion mechanism of the blade of centrifugal compressor was tested and studied deeply. The main work of this paper is as follows: simulating the mechanism of blade surface corrosion, the vulcanized layer was prepared on the blade surface in laboratory. The microstructure of the vulcanized layer was analyzed by means of scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Content and distribution of elements; The material composition of the double layer structure vulcanized layer was analyzed by X-ray diffraction analysis (XRD). The results show that the composition of the layer is Cr3S4,Cr2S3/Fe7S8 and Ni Cr2S4; in order from surface to interior. At the same time, the microstructure of the surface of the vulcanized layer was analyzed based on the three-dimensional topography. Finally, the corrosion law of the blade specimen in H _ 2S environment was determined. In view of the failure of centrifugal compressor blades mainly due to H _ 2S corrosion, plasma spray welding and supersonic flame spraying were used to study the repulsive mechanism of vulcanization layer on blade surface to thermal spray welding and thermal spraying respectively. The experimental principle and test method of plasma spray welding are given, the microstructure of the cladding layer is analyzed by metallographic examination, and the material composition of typical inclusions is analyzed by SEM and EDS. The microhardness difference between inclusions and metal substrates was analyzed by hardness testing, the mechanical properties of remanufactured samples were evaluated according to tensile tests, and the failure reasons of tensile specimens were analyzed with fracture morphology. An experimental method of remanufacturing samples by supersonic flame spraying was proposed. The microstructure and element distribution of the coating were analyzed by SEM and EDS. The bonding strength between the coating and the substrate was tested by scratch test. The results of the remanufacturing test showed that the remanufactured blade could not obtain ideal performance by plasma spray welding and supersonic flame spraying because of the existence of vulcanization layer on the surface of the blade. Therefore, the remanufacturing process of centrifugal compressor blade should first select proper cleaning process to remove the vulcanization layer completely.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE974

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