往复式压缩机的连杆螺栓由于承受较强的冲击载荷，很容易达到疲劳极限而产生断裂，目前很多企业采取的措施是对连杆螺栓定期进行更换，但连杆螺栓断裂的事故仍时有发生。连杆螺栓断裂的直接后果就是直接造成机组受力侧滑道断裂，导致整个曲轴箱报废，而更换曲轴箱费用较高且影响生产。

安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称晋煤中能公司)1^#合成氨系统共有4台4M50型往复式压缩机组，主要技术参数：转速333 r/min，轴功率2 670 kW，活塞行程400 mm，活塞推力490.33 kN，流量155 m³/min。这4台压缩机中的4^#、8^#以及9^#压缩机自2009年以来均发生过连杆螺栓断裂而造成受力侧滑道断裂的事故，均更换了曲轴箱整体，总费用超过100万元。2018年6月，4^#压缩机发生了五段连杆螺栓断裂而导致受力侧滑道断裂的事故，如果更换曲轴箱成本近40万元，且至少需时20 d才能完成机组的安装试运行，将对生产装置工艺的稳定和企业的经营效益产生很大的影响。

针对滑道断裂事故，晋煤中能公司成立了攻关小组，分析论证修复断裂滑道的技术方案和可行性。经分析论证，往复式压缩机滑道的功能是将曲轴连杆机构的圆周运动转化为往复运动，承受着较大的冲击载荷，滑道的受力侧又承受着几乎全部的机组冲击载荷，而4^#压缩机五段受力侧滑道断裂了近1/3，必须要确保修复后的滑道强度能满足机组抗冲击载荷的要求才能保障机组的安全运行。

压缩机曲轴箱材质为QT500-7铁素体型球墨铸铁，强度与韧性中等，其化学成分(质量分数)为C 3.550%~3.850%、Si 2.340%~2.860%、Mn＜0.600%、S＜0.025%、P＜0.080%、Mg 0.020%~0.040%、稀土0.030%~0.050%，抗拉强度≥500 MPa，条件屈服强度≥320 MPa，伸长率≥7%，硬度为170~230 HB。QT500-7铁素体型球墨铸铁的材质成分复杂^[1]，焊接技术要求高、难度大，且920 ℃即达到退火温度，而电焊施焊时的焊弧温度高达1 000 ℃以上，会对母材的强度产生较大影响，同时焊缝处易产生应力集中现象，焊接修复滑道的可行性及修复后能否满足机身强度要求都不能有效保证。为此，与专业铸件修复企业沟通，也无法保证修复后的强度要求，故否决了焊接修复滑道的方案。

滑道修复的难点在于对接后的受力点能否满足抗冲击载荷的强度要求。4^#压缩机滑道断裂长度约300 mm，如能保证这300 mm长的滑道与原机身间有2个支撑点，就能满足机组运行中抗冲击载荷强度的要求。原机身滑道的断裂处有一段凸出的筋板，在此打磨出台阶可作为一个支撑点，另一个支撑点可通过在滑道前端与机身底部加设支撑钢板来完成。由于断裂的滑道损坏严重，已无法使用，因此，从已报废的曲轴箱上切割下一段滑道与4^#压缩机的断裂滑道进行对接，具体操作步骤如下。

(1) 从废旧曲轴箱上切割下一段滑道，其尺寸与故障机组断裂滑道相一致。也可提前通过铸造企业预制，但应预留足够的加工余量。

(2) 在机身滑道断裂处打磨加工出L形定位台阶，在备用滑道上研磨加工出与之相配合的反向L形定位台阶，定位台阶高70 mm、宽30 mm(具体尺寸可根据新旧滑道的实际尺寸进行调整)，并保证尺寸精度和位置精度。

(3) 如图 1所示，按配合公差^[2]研磨出符合要求的接触配合面，配合公差按IT6~IT7执行(+0.02 mm，-0.02 mm)，表面粗糙度为1.6 μm。

图 1

接触面配合公差及表面粗糙度要求

(4) 在新旧滑道定位台阶两侧分别钻孔，在新滑道底面和曲轴箱底面钻孔攻螺纹；用厚度20 mm钢板加工出2块带孔加强板和支撑腿；用螺栓紧固安装加强板、支撑腿。

(5) 如图 2所示，为使新滑道与旧滑道水平度、同心度一致，在十字头上架设百分表进行水平度和同心度测量^[3]。如水平度、同心度不符合技术要求，可通过研磨滑道表面进行调整。

图 2

滑道水平度、同心度检查示意

如图 3所示，通过以上操作步骤，耗时72 h就完成了滑道的对接修复工作。装配、检查机组各零部件及连接紧固点，进行油循环12 h；机组点启动无异常，随后进行了5、10、30和60 min空负荷运转各1次，机组运行平稳，且每次拆检都未发行异常情况；最后进行了3 h带负荷运转，机组运行正常平稳，拆检滑道、十字头滑履、轴瓦均未发现异常情况，该机组随即投入满负荷运行。

图 3

修复、装配示意

修复滑道后的4^#压缩机至今已投入运行了7个月，其间2次计划检修对滑道、十字头部件进行检查，均未发现异常情况。2018年11月，2^#合成氨系统的4^#压缩机(6M50型)也发生了类似的滑道断裂事故，采用相同的滑道对接修复方法进行修复并取得成功。

滑道对接修复技术操作简单，具有一定钳工基础的维修人员即可进行实施，避免了曲轴箱因滑道断裂而报废，大幅降低了维修成本，同时能大幅缩短检修时间，适用于不同型号往复式压缩机的修复。