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【摘要】分析了新疆油田公司石西油田作业区天然气处理站燃气压缩机组缸体铸件出现裂纹后，为什么选用深圳鲁恩斯技术公司LOCK-N-STITCH铸件无焊接缝合技术（美国引进）对缸体进行缝合及缝合后的使用情况。
【关键词】铸件 热应力 缝合（Stitching） 裂纹 最大断裂负荷
1 问题出现
2011年新疆油田公司石西油田作业区天然气处理站DPC-600压缩机动力缸缸体出现裂纹，引发了很大的争议；原因是由于铸件焊接部位在受到高温的情况下对于周边部位的应力会产生改变，对铸件本身铸造过程中的热应力会造成破坏，在修复后使用的工程中，在外界或内部持续的高温或振动环境中更容易出现裂纹。
在铸件热应力影响因素试验中表明，铸件体进行焊接修理时需要铸件的完全自由膨胀和自由收缩同时发生，必须进行彻底的热处理；这种自由膨胀和收缩受到限制，受限制线附近发生热应力产生裂痕，材质硬化现象；这样的部位，受到很小的冲击或机械适应力都会出现裂纹。为了膨胀和收缩自由均发生一致，需要将整个铸件整体放入大约℃480-℃700温度里统一加热，并冷却后，才可进行修复。小的铸件操作起来比较方便，大型的铸件操作起来就比较复杂；另外，分解、修复，工厂移送，等随着很多附带作业的投入，经费及时间消耗也过大，对生产业绩指标和成本都会造成一定程度的损失。
2 目前国内压缩机铸件体焊补现状
为了降低铸件废品率，延长铸造零部件寿命，国内大部分工厂采用焊接方式来修补裂纹。随着焊补铸件数量的增加及焊补铸件类别的增多，焊补铸件工艺已经得到逐步的规范；经考察，目前国内采用的一种比较统一的焊补方式主要是通过对铸件裂纹表面两端点钻出止裂孔，孔径一般为6-8mm，深度与裂纹相同；然后将裂纹边缘切成60°-70°倾角，形成一个V型的坡口；最后根据铸件材质和铸件用途的不同采用不同材料焊条进行修复；但目前铸件焊补的实践及理论表明，现行技术虽然简单实用方便，但还不够紧密和完善，主要问题有两点：一是在于钻削止裂孔和开凿V型坡口时很可能伴随出现裂纹延伸和隐形延伸现象，二是焊接部位在受到高温的情况下对于铸件本体周边部位的应力会产生改变。
3 LNS铸件无焊接缝合技术
Metal stitching技术是故障或破碎的铸造物及金属产品不通过焊接的方式利用特殊设计的针和环的Stitching技术。
特殊设计的针是不像设置一般针发挥扩散力而是相反要发挥拉力将要分开的母材产生牵引的力量；增加设置高拉力的环比原母材更能承受拉力的修理方法；并且可以产生完美的密封效果。
焊接和现有类似产品相比较，LNS的优点在于： 无热应力；无变形；表面干净；随时维修；机密密封性强；永久性修理；用时少。
L N S的弊端在于：操作空间（≥300MM）。
4 LNS系列PIN的用途
4.1 L系列的缝合螺栓
在“L”系列Stitching Pin里，最为重要的功能是组装母材时，选用加工成Tap形式的孔微大一点的针插入，对螺纹形成密封，对均热部位发生“扩散力”；如果铸件没有承担这种扩散力，有可能产生均热的扩大；而“L”系列Stitching Pin正是引发扩散力的针。
4.2 C系列缝合螺栓
CASTMASTER是和"L"系列针不一样，起到与"L"系列针相反的作用；这种针拥有螺旋形挂钩形态的螺纹，可将铸件均热部位相互牵引永久性捆绑，有效发挥牵引力。
4.3 锁（Lock）
LOCK用来横穿均热增加强度，Lock需要插入精密形态的孔，使用特殊的钻夹具。LNS的所有Lock是具有将均裂部位相互牵引的能力，可以有效防止扩散的发生。在要求高强度地方使用Lock就尽量使用大的。因为Lock无法弯曲，所以有角度的地方或弯曲的地方无法使用，只能用在平面上。弯曲的地方使用Castmaster Pin。
5 试验检测
通过试验检测LNS技术通过特有的PIN与LOCK组合连接，对铸件体进行修复后，对比铸件体在修复后所拥有的最大断裂负荷与铸件体固有的最大断裂负荷来证明效果。
试验测试：Breaking load text（最大断裂负荷测试）
5.1 测试条件和设备
（1）测试环境：实验室温度20℃、相对湿度62%
（2）测试设备：INSTRON1127（3）测试样本：样本A 样本B（4）测试方式：拉力测试（拉伸速度：10mm/min）
5.2 测试样本数据对比
试验数据表明，在样本A没有使用LNS缝合前的原件所承受的破坏负荷要比破坏后使用LNS技术修复的样本B缝合后所承受的破坏负荷低。
6 LNS技术在石西油田的运用
2011年，石西油田作业区天然气处理站DPC-600/2燃气发动机3号动力缸缸体由于长时间在高温情况下振动运转发生裂纹（铸件）；裂纹位置处于三号动力缸缸体上外部螺栓孔处，总长度238.8mm。
LNS公司工程师2天时间将裂纹处理完毕，第3天试机运行；2011年8月检修完后一直平稳运行至今。
7 LNS技术在大型设备企业的适用性和普遍性
目前国内石油石化企业运转的大型机器设备70%以上是铸造制作的，并且铸造件在多种领域与行业广泛使用。除了由于铸造件的原材料来源广泛、价格低廉外；铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少切削量，属少无切削加工，大大的减少了人力费用；还在于它特有的制作，加工的容易性及温度变化和耐久性等优点。但是铸造件也存在一个致命弊端，在于铸造面对裂痕或在破损时不像普通金属一样利用焊接或其他方式修复起来方便，而LNS技术可以从根本来解决铸件体在运作过程中所出现的裂痕和破损。
参考文献
[1] 顾佩芝.有关压缩机铸件裂缝焊补的研究 上海交通大学，1991
[2] 朱慧.铸件热应力影响因素研究 内蒙古工业大学，2006
【关键词】铸件 热应力 缝合（Stitching） 裂纹 最大断裂负荷
1 问题出现
2011年新疆油田公司石西油田作业区天然气处理站DPC-600压缩机动力缸缸体出现裂纹，引发了很大的争议；原因是由于铸件焊接部位在受到高温的情况下对于周边部位的应力会产生改变，对铸件本身铸造过程中的热应力会造成破坏，在修复后使用的工程中，在外界或内部持续的高温或振动环境中更容易出现裂纹。
在铸件热应力影响因素试验中表明，铸件体进行焊接修理时需要铸件的完全自由膨胀和自由收缩同时发生，必须进行彻底的热处理；这种自由膨胀和收缩受到限制，受限制线附近发生热应力产生裂痕，材质硬化现象；这样的部位，受到很小的冲击或机械适应力都会出现裂纹。为了膨胀和收缩自由均发生一致，需要将整个铸件整体放入大约℃480-℃700温度里统一加热，并冷却后，才可进行修复。小的铸件操作起来比较方便，大型的铸件操作起来就比较复杂；另外，分解、修复，工厂移送，等随着很多附带作业的投入，经费及时间消耗也过大，对生产业绩指标和成本都会造成一定程度的损失。
2 目前国内压缩机铸件体焊补现状
为了降低铸件废品率，延长铸造零部件寿命，国内大部分工厂采用焊接方式来修补裂纹。随着焊补铸件数量的增加及焊补铸件类别的增多，焊补铸件工艺已经得到逐步的规范；经考察，目前国内采用的一种比较统一的焊补方式主要是通过对铸件裂纹表面两端点钻出止裂孔，孔径一般为6-8mm，深度与裂纹相同；然后将裂纹边缘切成60°-70°倾角，形成一个V型的坡口；最后根据铸件材质和铸件用途的不同采用不同材料焊条进行修复；但目前铸件焊补的实践及理论表明，现行技术虽然简单实用方便，但还不够紧密和完善，主要问题有两点：一是在于钻削止裂孔和开凿V型坡口时很可能伴随出现裂纹延伸和隐形延伸现象，二是焊接部位在受到高温的情况下对于铸件本体周边部位的应力会产生改变。
3 LNS铸件无焊接缝合技术
Metal stitching技术是故障或破碎的铸造物及金属产品不通过焊接的方式利用特殊设计的针和环的Stitching技术。
特殊设计的针是不像设置一般针发挥扩散力而是相反要发挥拉力将要分开的母材产生牵引的力量；增加设置高拉力的环比原母材更能承受拉力的修理方法；并且可以产生完美的密封效果。
焊接和现有类似产品相比较，LNS的优点在于： 无热应力；无变形；表面干净；随时维修；机密密封性强；永久性修理；用时少。
L N S的弊端在于：操作空间（≥300MM）。
4 LNS系列PIN的用途
4.1 L系列的缝合螺栓
在“L”系列Stitching Pin里，最为重要的功能是组装母材时，选用加工成Tap形式的孔微大一点的针插入，对螺纹形成密封，对均热部位发生“扩散力”；如果铸件没有承担这种扩散力，有可能产生均热的扩大；而“L”系列Stitching Pin正是引发扩散力的针。
4.2 C系列缝合螺栓
CASTMASTER是和"L"系列针不一样，起到与"L"系列针相反的作用；这种针拥有螺旋形挂钩形态的螺纹，可将铸件均热部位相互牵引永久性捆绑，有效发挥牵引力。
4.3 锁（Lock）
LOCK用来横穿均热增加强度，Lock需要插入精密形态的孔，使用特殊的钻夹具。LNS的所有Lock是具有将均裂部位相互牵引的能力，可以有效防止扩散的发生。在要求高强度地方使用Lock就尽量使用大的。因为Lock无法弯曲，所以有角度的地方或弯曲的地方无法使用，只能用在平面上。弯曲的地方使用Castmaster Pin。
5 试验检测
通过试验检测LNS技术通过特有的PIN与LOCK组合连接，对铸件体进行修复后，对比铸件体在修复后所拥有的最大断裂负荷与铸件体固有的最大断裂负荷来证明效果。
试验测试：Breaking load text（最大断裂负荷测试）
5.1 测试条件和设备
（1）测试环境：实验室温度20℃、相对湿度62%
（2）测试设备：INSTRON1127（3）测试样本：样本A 样本B（4）测试方式：拉力测试（拉伸速度：10mm/min）
5.2 测试样本数据对比
试验数据表明，在样本A没有使用LNS缝合前的原件所承受的破坏负荷要比破坏后使用LNS技术修复的样本B缝合后所承受的破坏负荷低。
6 LNS技术在石西油田的运用
2011年，石西油田作业区天然气处理站DPC-600/2燃气发动机3号动力缸缸体由于长时间在高温情况下振动运转发生裂纹（铸件）；裂纹位置处于三号动力缸缸体上外部螺栓孔处，总长度238.8mm。
LNS公司工程师2天时间将裂纹处理完毕，第3天试机运行；2011年8月检修完后一直平稳运行至今。
7 LNS技术在大型设备企业的适用性和普遍性
目前国内石油石化企业运转的大型机器设备70%以上是铸造制作的，并且铸造件在多种领域与行业广泛使用。除了由于铸造件的原材料来源广泛、价格低廉外；铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少切削量，属少无切削加工，大大的减少了人力费用；还在于它特有的制作，加工的容易性及温度变化和耐久性等优点。但是铸造件也存在一个致命弊端，在于铸造面对裂痕或在破损时不像普通金属一样利用焊接或其他方式修复起来方便，而LNS技术可以从根本来解决铸件体在运作过程中所出现的裂痕和破损。
参考文献
[1] 顾佩芝.有关压缩机铸件裂缝焊补的研究 上海交通大学，1991
[2] 朱慧.铸件热应力影响因素研究 内蒙古工业大学，2006