工业压缩机产品的绿色制造（二）

2 材料技术

    材料的使用对于制造技术能否实现绿色制造而言是非常关键的，这是因为材料作为产品的物质基础，其特性是要跟随产品的整个使用循环周期的。只有通过对高性能、低成本新材料开发的不断探索，才能更大限度的增大绿色制造技术的生态效益。

2.1 低成本高性能材料的开发和应用

    1）高强铝合金叶轮材料

    高强铝合金材料用于离心叶轮的制备具有如下的优势：

    a. 叶轮质量轻，在大部分情况下可有效改善转子的动力学特性；

    b. 尺寸相同时，锻件成本低;

    c. 加工性好，加工成本低;

    d. 超高比强度，叶轮可用于更高的周速;

    e. 抗氢脆效果好。

    在压缩机产品上的应用，确实起到了降低成本、减小消耗的作用；

    2）耐腐蚀新材料研究

    腐蚀介质（如含湿硫化氢）下的机组通流部分性能保证，必须通过耐腐蚀材料的应用来得到解决。腐蚀会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，缩短装置的使用寿命，甚至造成灾难性事故。据统计，发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2%~4%，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10%~20%，美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源。我国作为发展中国家，这一情况显然会更加严峻。

    低成本耐腐蚀材料的应用可以在不加大材料成本的前提下，有效降低腐蚀诱发的风险，避免损失。

    3）超高强度钢的研究和应用

    高强度材料具有更好的承载性能，该材料用于叶轮制造上，可进一步提高叶轮周速，提高单级压比，也使得压缩机机组减少级数、缩小尺寸、降低成本成为可能。

2.2 材料制备新工艺的开发与应用

    在大型及超大型金属部件毛坯料制备过程中，如果采用传统冶炼工艺，水口和冒口部分质量差无法使用，每一个钢锭水冒口均属废除部分。但是采用构筑成型法(图9)就可以完全避免该问题，使材料利用率提升25%~30%。

2.3 涂层技术的开发和应用

    涂层可以保护材料基体不受伤害，延长产品的使用寿命和运行稳定性，是一种弥补材料基体性能劣势的有效手段。它可以在不增加原材料成本的基础上将材料的使用寿命和性能得到进一步提升，提高资源利用率，是绿色制造概念不可缺少的表面改性方法。

    图9 构筑成型法流程图

    耐腐蚀防结垢涂层(图10)。具有良好的耐腐蚀性，优异的抗污垢能力，它能使金属表面特别光滑，不粘性可以降低有机/无机附着物的粘结，非常有利于保证产品的气动性能和机械性能。

    耐磨涂层。表面强化耐磨涂层技术是提高材料耐磨、耐冲刷性的一个重要方法。根据不同介质以及不同的使用要求。可以有多个涂层方案供选择。有效降低粒子冲刷对叶轮叶片的磨损。

    图10 叶轮的涂层效果图

3 加工制造

3.1 加工工艺升级

    不断改进原有的生产工艺，将过去高耗能、高污染的工艺进行改良和替换，在产品制造过程中最大限度地减少环境污染，降低能耗，提高生产效率，降低生产成本。

    以三元闭式叶轮为例，采用整体加工工艺（叶轮整体铣制和电火花加工），与传统的两件焊接的叶轮相比，所用的锻件材料仅为两件焊接叶轮的一半。同时在加工效率、加工质量以及后续的叶轮性能保证等方面都具有绝对优势。有效控制了产品的成本。