闫殳裔， 程生坤， 高 健

（中国航发北京航空材料研究院， 北京 100095）

引言

真空炉是指炉内压力小于一个标准大气压的工艺处理设备，真空炉按照压力范围分为超高真空、高真空、中真空、低真空四种[1-2]。真空热处理能够提高工件质量，达到良好的材料处理能力，提高工件的耐用性能[3]。经过真空炉处理的工件，表面净化效果好，零件使用寿命更长。真空炉在使用过程中，可能会存在故障，为此需要进行维修和检查，以降低设备故障率，提高真空炉的工作效率，有利于正常生产[4-5]。真空炉发生故障未得到及时检修会造成极大的安全事故，影响正常使用，这对于故障的处理提出了较高的要求[6]。本文对真空炉故障进行分析，寻找故障发生的原因，保证真空炉的正常运行。

1 真空炉的典型故障

判断真空炉是否正常的一个重要标准是真空度的高低，在工厂生产中需要预防真空度降低现象。工业中的真空炉如图1 所示。

图1 真空炉

真空炉一般使用真空泵进行抽真空，真空泵是配合使用的设备，一般由机械泵与罗茨泵组合，对于真空度要求高的真空炉需要扩散泵。

1.1 真空度降低

真空炉组成一个完整的真空系统，需要各部分共同作用，才能保证真空炉正常使用。真空度降低的原因有2 个：

1）罗茨泵、机械泵负压性能降低。真空泵长期工作可能造成内部零件的磨损与老化，老化的零件导致气密性降低，无法达到真空度的要求。真空泵属于精密专业部件，对工作温度、油液颜色进行检查可以判断其是否存在故障。

2）设备存在泄漏点。对于真空炉而言，因炉门密封问题导致的泄露占设备泄露的80%，所以在检查时先对炉门密封圈进行检查。炉门密封圈容易受到磨损，从而导致泄露问题，降低真空炉的密闭性。在故障排除时，还应检查真空炉管路、储气罐与真空炉接口等各种连接处。

1.2 真空热处理后零件变色

真空炉在进行零件的热处理时，可能导致零件出现颜色变化，根据颜色的不同可以判断故障存在的原因。对常见的3 种颜色和对应的故障进行分析[7]，分析结果如下：

1）蓝色。当真空处理后，零件呈现蓝色，表示燃气与空气存在严重泄漏。蓝色较浅时，表面空气有少量泄露，当蓝色较重时，表面氮气出现泄露。泄露程度增大，颜色会变成藏青色甚至黑色。

2）黄色。零件变成黄色，表面空气和燃气的混合物存在泄露。泄露严重时，部件变成蓝色。

3）绿色。部件变成绿色原因较多，包括：部件在被进行处理时并非处于干燥状态，表面含水较多；真空炉存在泄露，不是真空状态；换热器出现泄露或者水套泄漏，设备中含有残留水分；炉膛高温，火焰逸出导致热处理不均匀。

1.3 零件加工增碳

真空炉中进行油淬处理时，部件上出现含碳量增加。原因可能是加热室的清洁度较低，或则送料小车的进出有残留热量存在热室冷壁。残留物在加热时挥发，导致工件增碳。解决此问题，可以对炉膛进行清洗，选择丙酮、三氯乙烯开展定期清洗，保证淬火油清洗干净。

2 真空炉的预防性维护

为了避免真空炉出现故障，可以开展预防性的维护，如对设备进行故障的检查和压力测试，从而及早发现故障，排除故障，提高真空炉的正常工作时间，提高工作效率。

2.1 故障检查

炉门O 形密封圈是容易损坏的部位，需要定期进行检查，如果发现损坏，及时进行更换，避免真空炉出现真空度降低问题。

真空炉所有真空泵定期检查，检查项目包括工作噪声、油位水平、油液颜色。根据检查结果，对油液进行更换或者添加。此外，还需要检查传动系统是否存在老化，过滤系统的滤芯是否需要更换等。

2.2 压力测试

进行压力测试是直接了解真空泵是否存在问题的简单方法，压力测试简易模型如图2 所示。

图2 压力测试

进行压力测试时，需保证炉子处于干燥状态，以方便掌握测试的真实情况，根据测试结果可知真空炉的工作状态。

3 真空炉的维修方法

在运行过程中，为了保证真空炉的可靠性需要采用合适、正确的维修方法。定期检修、维护保养、突发事故的抢修等对于真空炉的维修至关重要。在生产过程中，以预防维修为主，尽量避免事后维修，以免造成不必要的损失。

3.1 真空炉炉体的维修保养

1）日常的维护。工作时检查液位，保证刻度可见，能够方便观察；每个班组必须检查炉体，发现潜在故障问题，及时排除。当真空炉运行一定时间，介质出口若达不到要求，需要检查铭牌流量变化，必要时打开排气阀，重新获得较好的换热效果。

2）预防性定期维修，每隔一段时间维修一次，间隔周期为半年或者一年。主要项目包括：打开烟箱门，检查烟垢和防爆装置；打开锅筒，观察是否存在结垢现象或者腐蚀，必要时，进行清理。

3）液位计总成维修，每个季度排污一次，避免液位计因阻塞失灵。检查阀头的气密性，确保真空阀能够正常工作。检查O 形密封圈和法兰连接处的垫片，必要时进行更换。

4）真空炉外部定期检查内容：外接线是否牢靠，焊缝处有无裂纹；压力表、水位计等是否存在堵塞或不能正常工作情况；阀门有无泄露，炉体盘管管线是否正常。

3.2 控制部分及其他器件维修保养

1）电动机的维修保养：检查电机紧固件，保证电机处理紧固状态；电机表面注意清扫，避免灰尘堆积；检查散热片是否正常；检查电机工作时温度是否过高；对电机轴承经常更换润换脂，保证其处于良好工作状态。

2）调压阀的维修保养：每半年对调压阀保养一次，主要是清洗阀口、指挥器喷嘴、挡板，往阀位指示器处滴入一滴润滑油，清理膜头内的轻质油等。薄膜和阀口垫根据实际使用情况，定期更换。

3）变频器的保养，每隔三个月检查一次，检查内容包括内部温度、工作环境、发热情况、端子、过热痕迹、主回路线路、是否存在外界划痕等。对于电路板部分，需要根据检查情况对其进行清扫清理。

4）交流接触器的保养：定期检查，用玻璃砂纸进行打磨三组触头，损坏严重的进行触头更换。

5）对空气风压开关进行定期检查，对火焰盘、点火电极进行每年一次的清理并每隔三个月畅通一次，对燃烧器机械转动部分进行定期检查，防止转动部分有异物，并定期加油润滑。

6）燃气阀组清洗保养：定期清理通道内的油污，保证燃气阀管路畅通无阻塞现象。

7）燃气过滤器的维修保养：定期保养，间隔三个月清除滤网表面污物，同时对阀内污物进行清理，如果滤网损坏及时更换。冷却风扇、电解电容等其他器件，定期进行维修，必要时进行更换。