磨損失效實(shí)例分析

1、Contents磨損失效介紹磨損失效介紹1腐蝕磨損失效實(shí)例腐蝕磨損失效實(shí)例2分析方法和結(jié)論分析方法和結(jié)論3預(yù)防措施預(yù)防措施4Diagram高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損磨損失效實(shí)例磨損失效實(shí)例氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損磨損分類（按照機(jī)理分類）磨損分類（按照機(jī)理分類）微動磨損微動磨損磨磨粒粒磨損磨損粘著磨損粘著磨損表面疲勞失效磨損表面疲勞失效磨損腐蝕磨損腐蝕磨損磨損磨損氫致磨損氫致磨損宏觀宏觀微觀微觀綜合分析綜合分析1 了解失效零件 在機(jī)械功能2了解零部件相對運(yùn)動的方式或速度3了解耦合表面所受的力或應(yīng)力4了解潤滑劑品種、潤滑方式及換油周期5了解零件的工作環(huán)境是否合適含磨粒顆粒、水分、腐蝕氣

2、體以及溫度等。6了解該零件及其耦合件的材料以及工藝條件，尤其是實(shí)際執(zhí)行的情況7 了解零件的壽命、磨損量8在宏觀和圍觀范圍檢查磨損表面以及摩擦表面下的組織情況。9根據(jù)以上所獲信息判斷出磨損形式和失效原因磨損分析步驟和主要方法磨損分析步驟和主要方法結(jié)論結(jié)論高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析一一 背景介紹背景介紹 鋁礦漿泵是氧化鋁廠輸送鋁礦漿的主要設(shè)備，鋁礦漿泵是氧化鋁廠輸送鋁礦漿的主要設(shè)備，其泵殼、其泵殼、葉輪等過流部件是大量消耗的易損件葉輪等過流部件是大量消耗的易損件 ，其中以泵殼的其中以泵殼的腐蝕磨損最為嚴(yán)重、使用壽命最短腐蝕磨損最為嚴(yán)重、使用壽命最短。

3、鋁礦漿泵的工鋁礦漿泵的工況況苛刻苛刻 ,高溫強(qiáng)堿是主要特點(diǎn)高溫強(qiáng)堿是主要特點(diǎn)。這一工況與其他。這一工況與其他礦漿泵明礦漿泵明顯不同。鑒于高鉻鑄鐵泵殼用得較多顯不同。鑒于高鉻鑄鐵泵殼用得較多 ,本工作對平果鋁本工作對平果鋁業(yè)公司氧化鋁廠失效的高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼業(yè)公司氧化鋁廠失效的高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼 ,進(jìn)行失進(jìn)行失效分析效分析 ,了解失效機(jī)制了解失效機(jī)制 ,為選材和提高使用壽命提供依為選材和提高使用壽命提供依據(jù)據(jù)。高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析二二 工況介紹工況介紹 鋁礦漿泵鋁礦漿泵 LC250. 580用于用于輸送經(jīng)研磨后的鋁礦漿。輸送經(jīng)研磨后的鋁礦

4、漿。 一般入泵鋁礦石粒度小于一般入泵鋁礦石粒度小于 1mm,礦漿濃度礦漿濃度40% 45% 。 泵流量泵流量 630 m3/h。礦漿整體流向?yàn)橛勺笾劣?。礦漿整體流向?yàn)橛勺笾劣摇?礦漿堿濃度礦漿堿濃度 230g /L(Na2O) ,pH 14,溫度溫度 80 100C。 鋁礦主要為鋁礦主要為水硬鋁石水硬鋁石 ,成分成分 (% ):Al2O3 60 65, Fe2O3 14 17, SiO2 3. 5 4. 5, TiO23. 5 4. 5。 鋁礦莫氏硬度鋁礦莫氏硬度 7。高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析三三 宏觀宏觀泵殼靠近軸孔的端面區(qū)域腐蝕磨損最嚴(yán)重泵殼

5、靠近軸孔的端面區(qū)域腐蝕磨損最嚴(yán)重 ,見圖見圖 1。沿圓周分布。沿圓周分布有許多腐蝕磨損溝槽有許多腐蝕磨損溝槽 ,每一溝槽順礦漿流向由尖窄變寬每一溝槽順礦漿流向由尖窄變寬 ,由淺入深。由淺入深。泵殼局部溝槽再腐蝕磨損至穿透而失效報廢。泵殼局部溝槽再腐蝕磨損至穿透而失效報廢。 圖圖 1 泵殼腐蝕磨損宏觀形貌泵殼腐蝕磨損宏觀形貌高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析四四 微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu) 泵殼腐蝕磨損溝槽前尖部形貌見圖泵殼腐蝕磨損溝槽前尖部形貌見圖 2,其斜切其斜切面形貌見圖面形貌見圖 3、 4。高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分

6、析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼腐蝕磨損失效分析結(jié)論結(jié)論 綜上所述綜上所述 , ,泵殼失效的根本原因是高溫強(qiáng)堿腐蝕與較高泵殼失效的根本原因是高溫強(qiáng)堿腐蝕與較高角度沖蝕磨損的綜合作用角度沖蝕磨損的綜合作用 , ,其中腐蝕所起的作用更為其中腐蝕所起的作用更為重要。重要。 嚴(yán)重的碳化物相界腐蝕使碳化物與基體分離嚴(yán)重的碳化物相界腐蝕使碳化物與基體分離 , ,失去了良好的支撐失去了良好的支撐 , ,在高角度沖蝕磨損過程中逐漸斷在高角度沖

7、蝕磨損過程中逐漸斷裂剝落裂剝落 , ,即腐蝕促進(jìn)了磨損即腐蝕促進(jìn)了磨損; ;強(qiáng)烈的基體強(qiáng)烈的基體“堿脆堿脆” ,” ,即即陽極溶解型應(yīng)力腐蝕開裂陽極溶解型應(yīng)力腐蝕開裂 , ,顯微裂紋萌生與擴(kuò)展顯微裂紋萌生與擴(kuò)展 , ,加加劇了沖蝕磨損劇了沖蝕磨損 , ,促使基體不斷剝落促使基體不斷剝落; ;泵殼材料自身耐高泵殼材料自身耐高溫強(qiáng)堿腐蝕性能不佳溫強(qiáng)堿腐蝕性能不佳 , ,基體活化溶解剝落也是失效原基體活化溶解剝落也是失效原因之一因之一; ;礦漿對泵殼的沖蝕特別是高角度沖蝕磨損礦漿對泵殼的沖蝕特別是高角度沖蝕磨損 , ,不不僅使材料直接流失僅使材料直接流失 , ,又使材料產(chǎn)生較大的應(yīng)力又使材料產(chǎn)生較大

8、的應(yīng)力 ，更促，更促進(jìn)了腐蝕進(jìn)了腐蝕 , ,加速了堿脆裂紋的萌生與擴(kuò)展。加速了堿脆裂紋的萌生與擴(kuò)展。氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析平果鋁業(yè)公司氧化鋁廠原料車間平果鋁業(yè)公司氧化鋁廠原料車間 LC250-580 LC250-580 渣漿泵渣漿泵, , 主要用于泵送主要用于泵送經(jīng)棒磨機(jī)、經(jīng)棒磨機(jī)、 球磨機(jī)研磨后的鋁礦漿球磨機(jī)研磨后的鋁礦漿 。一般情況下。一般情況下, , 入泵鋁礦石入泵鋁礦石顆粒小于顆粒小于 1mm, 1mm, 礦漿濃度礦漿濃度45%45% 40% ( 40% (重量百分比重量百分比) )。泵流量為。泵流量為 630m3/h630

9、m3/h。礦漿堿濃度。礦漿堿濃度 230g/L (Na2O), pH 14 230g/L (Na2O), pH 14 。溫度。溫度8080 100100。 鋁礦主鋁礦主 要為要為 一水一水 硬鋁硬鋁 石石, , 含含 60% 60% 65% 65%的的Al2O3Al2O3、 14% 14% 17 17 % %的的 Fe2O3 Fe2O3、 3.5 % 3.5 % 4.5% 4.5%的的 SiO2 3.5% SiO2 3.5% 4.5% 4.5%的的 TiO2 TiO2。鋁礦。鋁礦石石莫氏硬度莫氏硬度 7 7。應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，習(xí)應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻

10、劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，習(xí)慣上礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)上都是用莫氏硬度。慣上礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)上都是用莫氏硬度。用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度（刻劃發(fā)）：滑石用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度（刻劃發(fā)）：滑石1 1（硬度最（硬度最?。?，石膏?。?，石膏2 2，方解石，方解石3 3，螢石，螢石4 4，磷灰石，磷灰石5 5，正長石，正長石6 6，石英，石英7 7，黃，黃玉玉8 8，剛玉，剛玉9 9，金剛石，金剛石1010。氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析一一 分析步驟分析步驟首先對葉輪殘體進(jìn)行成分首先對葉輪殘體進(jìn)行成分 、 組織與性能分析組織與性能分析

11、, , 以及宏觀形貌觀察以及宏觀形貌觀察分析分析 。然后進(jìn)行腐蝕磨損微觀失效分析。然后進(jìn)行腐蝕磨損微觀失效分析, , 借助借助 JCXA-733 JCXA-733 型電子型電子探針掃描電鏡探針掃描電鏡, , 觀察分析失效葉輪腐蝕磨損最嚴(yán)重部位的形貌及觀察分析失效葉輪腐蝕磨損最嚴(yán)重部位的形貌及 4545角斜切面亞表層特征。角斜切面亞表層特征。為區(qū)分葉輪的腐蝕與磨損特征為區(qū)分葉輪的腐蝕與磨損特征 , , 在實(shí)驗(yàn)室中取葉輪材料做了在實(shí)驗(yàn)室中取葉輪材料做了50%NaOH 50%NaOH 堿溶液堿溶液 (pH 14) (pH 14)、 95 95、168h 168h 的掛片腐蝕試驗(yàn)的掛片腐蝕試驗(yàn) , ,

12、 以以對比分析葉輪高溫強(qiáng)堿鋁礦漿條件下的腐蝕特征。對比分析葉輪高溫強(qiáng)堿鋁礦漿條件下的腐蝕特征。葉輪的顯微組織葉輪的顯微組織 ( (見圖見圖 1) 1)為為: :馬氏體馬氏體+M7C3+M7C3+二次碳化物二次碳化物 + +殘余奧氏殘余奧氏體。葉輪的硬度為體。葉輪的硬度為 HRC58, HRC58,沖擊韌性沖擊韌性 k5J/cm2k5J/cm2。沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。一般用k表示，單位為J/M。測定方法：沖擊韌度一般是用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測定，擺錘沖斷試樣所作的沖擊吸收功Ak與試樣橫截面積S的比值，即使材料的沖擊韌度值。氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵

13、葉輪腐蝕磨損失效分析二二 微觀結(jié)構(gòu)觀察微觀結(jié)構(gòu)觀察氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析氧化鋁廠渣漿泵高鉻鑄鐵葉輪腐蝕磨損失效分析三三 分析結(jié)論分析結(jié)論 僅就沖蝕磨損而言僅就沖蝕磨損而言, 雖然因腐蝕速度高于磨損速度雖然因腐蝕速度高于磨損速度, 而沒有留下明顯的顯微切削痕跡而沒有留下明顯的顯微切削痕跡, 但考慮到葉輪的但考慮到葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方式及礦漿的流向運(yùn)轉(zhuǎn)方式及礦漿的流向 , 觀察到腐蝕磨損嚴(yán)重區(qū)域觀察到腐蝕磨損嚴(yán)重區(qū)域靠近葉輪外緣靠近葉輪外緣, 并根據(jù)各位置形貌的相似特點(diǎn)并根據(jù)各位置形貌的相似特點(diǎn), 以及以及以往相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)以往相關(guān)的經(jīng)驗(yàn) , 推斷出推斷出 沖蝕磨損主要是礦漿的低沖蝕磨損主要是礦漿的低角度沖刷。角度沖刷。(1)葉輪失效的原因是強(qiáng)堿腐蝕與低角度沖蝕磨損