Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов 

Приступая к этой теме, следует предварительно четко разграничить про­цессы  сварки и  наплавки.

Сваркой называется процесс образования неразъемного соединения деталей или их отдельных частей вследствие межатомарного взаимодействия или действия сил молекулярного сцепления. Сваркой соединяют металлы и яеметаллические материалы, например, стекло, пластмассы и др. При> сварке металлов, за исключением холодной сварки, производят местный нагрев соеди-ияемых частей до перехода их в пластическое (сварка давлением) или в рас­плавленное состояние (сварка плавлением). Стремятся, чтобы металл шва обла­гал одинаковыми свойствами с основным металлом. Это определяет подбор присадочного  материала  и  режима  сварки.

На ремонтных предприятиях нефтяной и газовой промышленности для ремонта стальных деталей в основном применяют ручную электродуговую н реже ручную газовую сварку. Для деталей из чугуна обычно используют ручную газовую сварку и реже электродуговую с нагревом всей детали, с местным нагревом и без подогрева. Для ремонта деталей из цветных метал­лов применяют ручную газовую или аргоно-дуговую сварку.

Оборудование, используемое при ремонте деталей сваркой, такое же, как и при сварке новых деталей.

Сваркой соединяют отдельные части деталей, заваривают трещины, рако­вины и устраняют другие дефекты.

Наплавка — процесс нанесения расплавленного металла необходи­мого состава на поверхность детали, нагретую до температуры плавления. При наплавке нанесенный слой металла прочно соединяется с основным метал­лом вследствие образования металлической связи.

Наплавку применяют для восстановления размеров детали и придания заданных свойств ее поверхности путем правильного выбора химического состава  и структуры  наплавленного  металла.

Наплавка является разновидностью сварки. Однако наплавочные про­цессы отличаются от сварочных. При наплавке сварочный процесс исполь­зуется для наращивания на основной металл слоя металла или сплава со свой­ствами, иногда отличающимися от свойств основного металла.

В связи с этим к процессу наплавки предъявляются следующие основные требования:

1)  для обеспечения заданных физико-механических свойств в наплавленном слое процесс наплавки не должен изменять исходного химического состава и структуры наносимого металла, т. е. при наплавке доля основного металла и  наплавленном  слое должна  быть  минимальной;

2)  для сохранения прочности ремонтируемой детали процесс наплавки но должен изменять ее исходного химического состава, структуры и напря­женного  состояния;

'Л) наплавленный слой должен обладать достаточно высокой прочностью ецси.'кмшя  с  основным металлом.

Для сохранения исходного химического состава, структуры и физико-мехашмкюких свойств основного и наплавленного металлов следует как можно мгнмне порогревать наплавляемый металл во избежание выгорания компонен­той н но доводить основной металл до расплавленного состояния, чтобы не допу­стим, (ми перемешивания с наплавлониым металлом и образования переходной

122

зоны с резко отличающимися свойствами. В то же время, чтобы обеспечить наибольшую прочность сцепления, требуется перегревать наносимый металл и доводить наплавляемую поверхность детали до расплавленного состояния. В результате происходит перемешивание основного и наплавленного металлов с   образованием   переходной   зоны.

На практике эту проблему решают путем соответствующего выбора тех- . нологических режимов наплавки, стараясь обеспечить достаточную прочность соединения основного и наплавленного металлов и в то же время в минималь­ной степени изменить их исходное состояние. При этом одним из определяющих факторов   является  производительность  процесса.

Масса наплавленного металла обычно незначительна по отношению к мас­се основного металла, так как у детали изнашивается, как правило, небольшой слой, который необходимо восстановить или создать более износостойкий слой. Процесс наплавки  отличается  высокой  экономичностью.

Наплавка является распространенным способом ремонта деталей буро­вого и газонефтепромыслового оборудования, таких как валы, зубчатые колеса, муфты, звездочки, клапаны и штоки буровых насосов и другие детали.

Для ремонта деталей применяют ручные и механизированные виды на­плавки (см. классификацию на рис. 5.9). Наибольшее распространение на ремонтных предприятиях нефтяной и газовой промышленности получили руч­ная газовая и электродуговая наплавки, автоматическая и полуавтоматиче­ская наплавки электрической дугой под слоем флюса и вибродуговая наплавка. Автоматическая и полуавтоматическая наплавки применяются на специализи­рованных ремонтных предприятиях при ремонте большого числа однотипных деталей.

Выбор наплавляемого материала производят с учетом материала ремонти­руемой детали, ее формы, размеров, технических требований, условий работы и применяемого вида наплавки. Широко используется стальная сварочная проволока. Углеродистые и легированные сварочные проволоки применяют для восстановления размеров изношенных деталей. Высокохромистые про­волоки   Св-10Х13,   Св-10Х17Т и Св-08Х14ГТ обеспечивают высокую износо- стойкость и коррозионную стойкость наплавленного слоя. Хромоникелевыми аустенитными проволоками Св-06Х19Н9 и Св-06Х19Н9Т наплавляют детали, подверженные коррозии и кавитации.

Широко применяют наплавку порошковой проволокой, представляющей собой металлическую оболочку из низкоуглеродистой стальной ленты толщи­ной 0,5—1,0 мм, наполненную порошковыми сплавами. Порошковую проволоку используют в основном, при наплавке высоколегированных и высокоуглеро­дистых сплавов, что позволяет повысить производительность наплавки при высоком легировании наплавленного металла. Для наплавки под слоем' флюса применяют порошковые проволоки марок ПП-ЗХ2В8, ПП-Х10В14, ПП-Х42ВФ, ПП-Г13А и др. Для наплавки в углекислом газе используют порошковые проволоки марок ПП-2ХЗВ10ГТ, ПП-Х12ВФТ, ПП-ЗОХЮГЮТ. Для наплавки открытой дугой применяют порошковую проволоку с внутренней защитой (Ш1-ЗХ4ВЭФ-0, ПП-У15Х12М-0 и другие), которая наряду с легирующими элементами   содержит   газо-   и   шлакообразующие   материалы,   защищающие

зону   наплавки.

Для ручной газовой и электродуговой наплавки обычно используют метал­лические электроды, что объясняется сравнительной простотой процесса на­плавки и возможностью широкого регулирования химического состава и свойств наплавленного слоя. Регулирование химического состава и свойств наплавленного слоя осуществляют через покрытие или через электродный стержень, или комбинированным методом. Для предотвращения появления деформаций и трещин при наплавке применяют предварительный нагрев де­тали в пределах 200—400° С, предварительный изгиб детали в направлении, обратном деформации, погружение детали в воду без смачивания наплавляемой поверхности, наложение наплавляемых валиков в определенной последова­тельности,  высокий температурный отпуск детали после наплавки.