中國鑄造網(wǎng)：摘要：同常規(guī)的電機(jī)軸頸修復(fù)方法相比，電鍍硬鉻技術(shù)具有可靠性高、可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。中海油湛江分公司w11-4D油田成功采用此項(xiàng)技術(shù)完成了注水泵電機(jī)軸頸的修復(fù)，取得了很好的經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：注水泵；負(fù)載；電鍍鉻；振動(dòng)值
前言
電機(jī)作為電力拖動(dòng)的重要設(shè)備，有著十分廣泛的用途。電機(jī)由于結(jié)構(gòu)、原理簡單，日常僅需進(jìn)行一些簡單的軸承、轉(zhuǎn)子和定子的檢查保養(yǎng)工作。正常使用時(shí)，壽命一般可達(dá)十年甚至更長。在電機(jī)使用過程中，隨著使用年限的增加，軸承會(huì)出現(xiàn)疲勞磨損，正常情況下當(dāng)這種疲勞磨損達(dá)到一定程度時(shí)，只需要進(jìn)行簡單的軸承更換就可以恢復(fù)電機(jī)的性能。軸頸是轉(zhuǎn)軸與軸承的配合部分，是轉(zhuǎn)軸最重要而又最易磨損的部位，它的強(qiáng)度和幾何尺寸決定電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行。但是在電機(jī)的使用過程，可能會(huì)因?yàn)闈櫥χ?、疲勞等原因造成電機(jī)軸頸的磨損。因此當(dāng)電機(jī)軸頸因?yàn)槟p導(dǎo)致橢圓度超標(biāo)時(shí)，必須首先對軸頸進(jìn)行修復(fù)，否則僅僅通過更換電機(jī)軸承，可能會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)軸頸磨損部位的缺陷，造成電機(jī)軸頸處潤滑不良、發(fā)熱和電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)，無法恢復(fù)電機(jī)的性能。
2008年6月12日5：10分，中海石油湛江分公司W(wǎng)11-4D油田注水泵電機(jī)發(fā)生電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承燒毀故障，整個(gè)注水系統(tǒng)陷入癱瘓。經(jīng)過現(xiàn)場緊急拆檢發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸頸及軸承嚴(yán)重?zé)龤?，?qū)動(dòng)端軸頸原始外徑準(zhǔn)90mm，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)最大磨損量達(dá)到0.43mm，同時(shí)軸瓦和油封也都燒毀嚴(yán)重，具體損毀情況見下頁圖1。
1 電鍍修復(fù)工藝
事故發(fā)生后，油田現(xiàn)場通過對磨損軸頸表面進(jìn)行清洗、拋光、更換軸承進(jìn)行修復(fù)，但因?yàn)檩S頸磨損超標(biāo)最終沒有成功。現(xiàn)場搶修失敗后經(jīng)過研究論證，決定將注水泵和電機(jī)拆回陸上基地進(jìn)行全面解體大修，也希望借此機(jī)會(huì)徹底解決電機(jī)和泵因?yàn)殚L期單腿運(yùn)轉(zhuǎn)所累積的泵體滲漏、電機(jī)定子內(nèi)部擋風(fēng)板開裂和電機(jī)絕緣性能下降等隱患。
常用的電機(jī)軸頸磨損檢修方法包括堆焊法、錫焊法、粘膠修理法和鑲套法。這些方法同電鍍鉻技術(shù)進(jìn)行對比，到堆焊法由于熱應(yīng)力易造成軸頸變形、錫焊法不適用于大功率電機(jī)、粘膠法可靠性差，而電鍍硬鉻具有技術(shù)成熟、可靠性高的特點(diǎn)，并且當(dāng)鍍層磨損超過規(guī)定范圍時(shí)，褪鍍和反復(fù)重鍍也較方便。結(jié)合電機(jī)軸頸受損的具體情況，我們決定采取電鍍硬鉻法對受損軸頸進(jìn)行修復(fù)。
鍍硬鉻，屬于功能性電鍍工藝，已磨損的或加工超差機(jī)器零件如汽缸、活塞環(huán)、模具、量具和軸桿等，可以通過電沉積產(chǎn)生超尺寸的鉻層，然后再加工打磨到需要的尺寸修復(fù)。電鍍硬鉻工藝具有四個(gè)性能特點(diǎn)：①耐磨性好。鍍鉻層隨工藝規(guī)范不同，可獲得不同的硬度400～1200HV。②耐腐蝕性較好。鍍硬鉻后會(huì)在鍍鉻層表面形成一層非常薄的氧化層，該層相當(dāng)強(qiáng)韌、難熔并且可以自動(dòng)封閉，從而可以阻止底層金屬的進(jìn)一步氧化。③耐高溫性能良好。研究發(fā)現(xiàn)溫度升到260℃鍍鉻層仍保持光亮，繼續(xù)在空氣中升溫到315℃，氧化膜增厚且變暗。更高溫度下則會(huì)產(chǎn)生回火色，且最終形成黑色或墨綠色氧化層。溫度達(dá)到1000℃以上時(shí)，表面形成氧化層，且在氧化層與未受化學(xué)影響的鍍層之間形成相當(dāng)硬的氮化鉻層。④鍍鉻層強(qiáng)度隨厚度增加而降低，鍍鉻層與基體結(jié)合強(qiáng)度高于自身晶體間結(jié)合強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度隨鍍層厚度增加而下降，因此鍍鉻層厚度一般應(yīng)≤0.3mm。通過抗剪切試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通常鋼件上鍍硬鉻工藝可獲得40-45Kg/mm2的結(jié)合力。
電鍍硬鉻工藝的制定必須結(jié)合工件形狀、鍍層厚度、硬度、鍍液溫度、電流密度等具體要求才能達(dá)到產(chǎn)品預(yù)期的質(zhì)量要求。在整個(gè)工藝過程中，如何控制好電流效率、鍍層覆蓋及分散能力、均鍍能力、深鍍能力，保證鍍層與基體材料結(jié)合的強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期的表面硬度和光潔度是整個(gè)工藝的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)所在。由實(shí)驗(yàn)得知，就耐磨性而言，在電流密度為40A/dm2和溫度為50℃時(shí)，獲得的的鍍層耐磨性最高，當(dāng)電流密度超過最高值時(shí)鍍層的耐磨性反而下降。其原因是由于氫對鍍鉻層的影響，使鍍鉻層的脆性增大，同時(shí)隨著溫度的增加，相當(dāng)于獲得具有較高耐磨性鍍層的電流密度范圍急劇變小。就硬度而言，隨著溫度和電流密度的變化，鍍鉻層的硬度也在劇烈變化。在溫度低于55℃時(shí)，增高電流密度，鍍鉻層硬度便會(huì)降低；而在溫度高于55℃時(shí)，電流密度增高會(huì)使鍍鉻層硬度增高；在溫度為55℃時(shí)，鍍鉻層的硬度不隨電流密度變化；當(dāng)溫度為50℃時(shí)，在任何電流密度下都能得到最高硬度。在此范圍內(nèi)鍍鉻層所含非金屬夾雜物（氧化鉻）增多。這些非金屬夾雜物本身就是硬磨料，因而增加了鍍層硬度。
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