Analyse des causes et des méthodes de réparation de la flexion de l'arbre de la pompe centrifuge

Les pompes centrifuges sont largement utilisées dans les industries pétrochimiques, énergétiques, de traitement de l’eau et de drainage minier. L'arbre de la pompe, en tant que composant rotatif central d'une pompe centrifuge, est crucial pour garantir un fonctionnement stable et efficace. Cependant, les arbres de pompe sont sujets à la flexion et à la déformation pendant le service en raison de divers facteurs, entraînant une augmentation des vibrations, une usure prématurée des roulements et des joints, voire des pannes graves telles qu'une rupture d'arbre. Par conséquent, lorsque la courbure de l’arbre de la pompe dépasse la plage autorisée, il doit être redressé rapidement.

Cet article présente brièvement les principales causes de courbure de l'arbre de pompe centrifuge, les méthodes de détection et d'évaluation de courbure, ainsi que les principes techniques et les points opérationnels de divers processus de redressage, fournissant ainsi une référence pour la maintenance des équipements de pompe.

• Causes de flexion de l’arbre de la pompe centrifuge

Les causes de flexion de l’arbre de pompe sont variées, notamment les suivantes :

Conditions de fonctionnement inappropriées :

Lorsqu'une pompe centrifuge fonctionne pendant une période prolongée dans une région s'écartant de son point d'efficacité optimale, la roue subit des forces radiales déséquilibrées, provoquant une déviation périodique de l'arbre. Des actions répétées peuvent conduire à une déformation plastique par flexion. De plus, des procédures de démarrage et d'arrêt incorrectes (telles que des intervalles insuffisants entre les démarrages et les arrêts consécutifs pour permettre une répartition uniforme de la température) peuvent facilement conduire à une accumulation de contraintes thermiques et provoquer une flexion du plastique.

Problèmes d'installation et d'alignement

Une précision d'alignement insuffisante de l'accouplement entre l'unité d'entraînement et la pompe peut générer des moments de flexion supplémentaires sur l'arbre. En cas de désalignement angulaire de l'arbre, une flexion se produit, se manifestant par une vibration radiale de haute -intensité. Un fonctionnement mal aligné à long terme-accélérera les dommages causés par la fatigue de l'arbre et peut même provoquer une flexion.

Impact externe et surcharge

Si la pompe subit un impact soudain pendant le fonctionnement (par exemple, un corps étranger coincé dans la roue), ou si l'équilibre dynamique de la roue est perturbé en raison de particules solides dans le fluide, le roulement peut être soumis à un couple dépassant la valeur de conception, le faisant se plier.

Contrainte thermique et contrainte résiduelle

Lorsque les pompes à fluide à haute température-sont fréquemment démarrées et arrêtées ou subissent des changements drastiques dans les conditions de fonctionnement, la répartition des contraintes thermiques internes de l'arbre devient inégale. Les contraintes internes résiduelles du processus de fabrication sont progressivement libérées pendant le service, ce qui peut également conduire à une flexion et une déformation progressives de l'arbre.

• Méthodes de détection de la flexion de l'arbre de pompe

Avant le redressage, l'état de flexion de l'arbre de la pompe doit être mesuré avec précision. Le faux-rond est l'indicateur technique de base pour évaluer le degré de flexion de l'arbre.

Outils de mesure et configuration. Soutenez les deux extrémités de l'arbre de la pompe sur des blocs V- pour garantir une rotation libre. Installez des indicateurs à cadran (ou des indicateurs micrométriques) à des endroits clés tels que le tourillon, le milieu de l'arbre et l'extrémité de l'accouplement, en vous assurant que les sondes sont perpendiculaires à la surface de l'arbre.

Méthode de mesure. Faites tourner lentement l'arbre de la pompe d'un tour, en enregistrant les lectures maximales et minimales de l'indicateur à cadran. La différence entre ces deux lectures est le faux-rond radial de cette section. Sur la base des résultats de mesure, l'emplacement, la direction et l'ampleur de la flexion au point de flexion maximale peuvent être déterminés.

Normes de tolérance admissibles. Selon les spécifications techniques de l'industrie telles que « Révision des pompes centrifuges » et la norme API 610, les exigences techniques pour le redressage de l'arbre de la pompe sont les suivantes : 1) La conicité et l'ellipticité du tourillon ne doivent pas dépasser 1/2000 du diamètre de l'arbre, et le maximum ne doit pas dépasser 0,05 mm ; 2) La surface du tourillon doit être exempte de défauts tels que piqûres et rainures, et la rugosité de surface maximale autorisée Ra est de 0,8 μm. Les erreurs de rondeur et de cylindricité du tourillon doivent être inférieures à 0,02 mm ; 3) La rectitude de l'arbre de la pompe à huile centrifuge ne doit pas dépasser 0,05 mm sur toute sa longueur ; 4) Dans la norme API 610, le faux-rond total de l'arbre de la pompe à basse-vitesse ne doit pas dépasser 0,025 mm, et pour les pompes à grande-vitesse, il ne doit pas dépasser 0,02 mm. Lorsque le faux-rond mesuré dépasse les valeurs admissibles ci-dessus, un traitement de redressement est nécessaire.

De plus, avant le redressage, des contrôles non destructifs tels que des contrôles par magnétoscopie (selon la norme JB/T 6912) doivent être effectués sur la zone présentant la plus grande flexion pour confirmer la présence de défauts de surface ou proches de la surface tels que des fissures. Si des fissures sont présentes, elles doivent être traitées avant de pouvoir procéder au redressage ; sinon, les fissures pourraient s’étendre davantage pendant le processus de redressage.

• Méthodes de correction de la flexion de l'arbre de pompe

En fonction des propriétés du matériau, du diamètre, du degré de flexion et des exigences de fonctionnement de l'arbre de la pompe, les méthodes de redressage sont principalement divisées en trois catégories : le redressage à froid, le redressage à chaud et le redressage composite. De plus, il existe des processus tels que le redressage par torsion, qui conviennent à des scénarios spécifiques. Le redressage à froid convient aux cas avec de faibles quantités de flexion, corrigeant principalement la rectitude de l'arbre à température ambiante par pression mécanique. Le redressage à chaud utilise un chauffage localisé pour induire une déformation plastique contrôlée du métal et convient aux arbres présentant de grandes quantités de flexion ou des matériaux de dureté élevée. Le redressage composite combine chauffage et pression et convient aux applications avec des quantités de flexion modérées et des exigences de haute précision.

Méthode de lissage à froid

La méthode de redressage à froid fait référence à la méthode d'application d'une force mécanique externe pour redresser un arbre de pompe plié à température ambiante. Il convient principalement aux conditions de travail dans lesquelles la longueur de l'arbre est courte et le degré de flexion est faible.

Lissage à chaud

Le redressage à chaud utilise le principe de plasticité accrue et de relaxation des contraintes dans les matériaux métalliques sous des conditions de chauffage pour redresser les arbres de pompe pliés. Il convient principalement aux arbres longs, présentant un degré de flexion élevé ou constitués de matériaux durs (dureté d'au moins 35 HRC) tels que l'acier au carbone, l'acier allié et l'acier inoxydable.

Méthode de torsion et de redressement

La méthode de torsion et de redressage est une méthode de travail à froid qui utilise un impact local pour étendre la surface métallique afin d'obtenir un redressage. Il convient aux situations avec un grand diamètre d'arbre et une faible quantité de flexion, et présente certains avantages, en particulier dans les opérations de réparation d'urgence sur site-.

Principe technique :La surface concave courbée de la tige est frappée avec un marteau et une pince à épiler (généralement en acier avec une extrémité active incurvée correspondant à la surface de la tige). Cela provoque un étirement plastique du métal de surface sous l'impact, éliminant progressivement la courbure.

Points de fonctionnement :Placez le manche sur du bois dur ou sur une plaque de fer carrée rembourrée de tôle, côté concave vers le bas. Utilisez le bois dur comme support au sommet de la surface convexe la plus courbée et appliquez une pression vers le bas aux deux extrémités avec des pinces. Dans un-tiers de la circonférence de la tige, commencez à frapper à partir du point de courbure la plus grande (surface concave la plus basse), en vous élargissant progressivement vers l'extérieur. La densité frappante dans la zone centrale doit être plus grande que sur les côtés. Le montant du lissage est généralement proportionnel au nombre de frappes. Après chaque frappe, mesurez le changement de courbure avec un indicateur à cadran jusqu'à ce que les exigences soient remplies. Enfin, effectuez un traitement de revenu à basse température entre 300 et 400 degrés pour éliminer l'écrouissage et les contraintes résiduelles.

Précautions:Les pinces doivent être constituées d'un matériau d'une dureté inférieure à celle de l'arbre de la pompe, ou comporter des manchons en cuivre incrustés sur un matériau dur. Les bords de la pince à épiler doivent avoir des coins arrondis pour éviter d'endommager la surface de la tige. Le support doit être plus souple que la tige de torsion et la zone de contact avec l'arbre doit être suffisamment grande.

Acceptation de la qualité et tests non-destructifs

Après le redressage, une inspection de qualité complète de l'arbre de la pompe doit être effectuée pour garantir que la qualité du redressage répond aux exigences opérationnelles. Tout d'abord, le faux-rond est vérifié et mesuré à l'aide d'un indicateur à cadran au niveau des sections clés telles que le tourillon, le centre de l'arbre et l'extrémité de l'accouplement pour confirmer que tous les indicateurs répondent aux exigences standard. Deuxièmement, des tests non-destructifs sont effectués, en utilisant des tests de particules magnétiques sur l'arbre de pompe en matériau ferromagnétique conformément à la norme JB/T 6912 pour vérifier l'absence de nouvelles microfissures ou de défauts de surface après le redressage. Si nécessaire, des tests de dureté sont effectués pour confirmer que le traitement thermique (tel qu'un recuit à basse température - après chauffage et redressage localisés) a éliminé de manière adéquate les contraintes internes et que les propriétés du matériau de l'arbre n'ont pas subi de modifications néfastes. Ce n'est qu'après avoir passé l'inspection finale que l'arbre peut être remonté et utilisé.

Le redressage de l’arbre de la pompe centrifuge est une opération de maintenance très technique et spécialisée. En pratique, le degré et l'emplacement de la flexion doivent d'abord être déterminés par des mesures précises. Une évaluation complète du matériau, du diamètre, de la longueur, du degré de flexion et de l'état des fissures de l'arbre doit être effectuée. Le processus technique doit suivre « des tests non destructifs d'abord, puis un redressement et enfin une acceptation », et les méthodes de redressage à froid ou à chaud doivent être sélectionnées de manière appropriée. Quelle que soit la méthode utilisée, les paramètres de fonctionnement doivent être strictement contrôlés et des inspections de qualité doivent être effectuées pour garantir que l'arbre de pompe redressé rétablit ses performances d'origine et garantit le fonctionnement sûr et stable à long terme-de la pompe centrifuge.