摩擦磨損失效案列分析

1、腐蝕磨損失效實(shí)例分析腐蝕磨損失效實(shí)例分析磨損分類（按照機(jī)理分類）磨損分類（按照機(jī)理分類）微動(dòng)磨損微動(dòng)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 了解失效零件的機(jī)械功能2 了解零部件相對運(yùn)動(dòng)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:磨粒顆粒、水分、腐蝕氣體以及溫度等。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 在宏觀和微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

2、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、背景介紹一、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，其其泵殼、葉輪等過流部件是大量消耗的易損件泵殼、葉輪等過流部件是大量消耗的易損件，其中以其中以泵殼的腐蝕磨損最為嚴(yán)重、使用壽命最短泵殼的腐蝕磨損最為嚴(yán)重、使用壽命最短。鋁礦漿泵。鋁礦漿泵的工況苛刻，高溫強(qiáng)堿是主要特點(diǎn)。這一工況與其他的工況苛刻，高溫強(qiáng)堿是主要特點(diǎn)。這一工況與其他礦漿泵明顯不同。礦漿泵明顯不同。鑒于高鉻鑄鐵泵殼用得較多，本工鑒于

3、高鉻鑄鐵泵殼用得較多，本工作對廣西某鋁業(yè)公司氧化鋁廠失效的高鉻鑄鐵鋁礦漿作對廣西某鋁業(yè)公司氧化鋁廠失效的高鉻鑄鐵鋁礦漿泵泵殼進(jìn)行失效分析，了解失效機(jī)制，泵泵殼進(jìn)行失效分析，了解失效機(jī)制，為選材和提高為選材和提高使用壽命提供依據(jù)使用壽命提供依據(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。礦漿整體流向?yàn)橛勺笾劣?。體流向?yàn)橛?/p>

4、左至右。 礦漿礦漿堿濃度堿濃度 230g /L(Na2O) ,pH 14,溫度溫度 80 100C。 鋁礦主要為鋁礦主要為一一水硬鋁石水硬鋁石 ,成分成分 (% ):Al2O3 60 65, Fe2O3 14 17, SiO2 3. 5 4. 5, TiO23. 5 4. 5。 鋁礦鋁礦莫氏硬度莫氏硬度 7。CSiMnCrNiMoPS1.890.430.9413.941.150.970.0290.04序序號號泵型號泵型號流量流量范圍范圍揚(yáng)程范揚(yáng)程范圍圍效率效率范圍范圍轉(zhuǎn)速范圍轉(zhuǎn)速范圍（m3/h）（m）%（r/min）1 1LC250/580500-130012-7060-70650-1100表

5、1 泵殼的化學(xué)成分三、分析步驟三、分析步驟 首先對泵殼殘?bào)w進(jìn)行成分、組織與性能分析首先對泵殼殘?bào)w進(jìn)行成分、組織與性能分析 , , 以及宏觀形貌觀察分析以及宏觀形貌觀察分析 。然后進(jìn)行腐蝕磨損微觀。然后進(jìn)行腐蝕磨損微觀失效分析失效分析, , 借助電子探針掃描電鏡借助電子探針掃描電鏡, , 觀察分析失觀察分析失效葉輪腐蝕磨損最嚴(yán)重部位的形貌及效葉輪腐蝕磨損最嚴(yán)重部位的形貌及4545角斜切角斜切面亞表層特征。為區(qū)分泵殼的腐蝕與磨損特征面亞表層特征。為區(qū)分泵殼的腐蝕與磨損特征 , , 在實(shí)驗(yàn)室中取泵殼材料做了在實(shí)驗(yàn)室中取泵殼材料做了50%NaOH 50%NaOH 堿溶液堿溶液 (pH (pH 14)1

6、4)、 95 95、168h 168h 的掛片腐蝕試驗(yàn)的掛片腐蝕試驗(yàn) , , 以對比分以對比分析泵殼高溫強(qiáng)堿鋁礦漿條件下的腐蝕特征。析泵殼高溫強(qiáng)堿鋁礦漿條件下的腐蝕特征。四四 、泵殼腐蝕磨損泵殼腐蝕磨損宏觀形貌宏觀形貌 泵殼靠近軸孔的端面區(qū)域腐蝕磨損最嚴(yán)重泵殼靠近軸孔的端面區(qū)域腐蝕磨損最嚴(yán)重，見圖，見圖 1。沿圓周分布有許多腐蝕磨損溝槽，每一溝槽順礦漿。沿圓周分布有許多腐蝕磨損溝槽，每一溝槽順礦漿流向由尖窄變寬，流向由尖窄變寬，由淺入深。泵殼局部溝槽腐蝕磨損由淺入深。泵殼局部溝槽腐蝕磨損至穿透而失效報(bào)廢至穿透而失效報(bào)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

7、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五、腐蝕微觀結(jié)構(gòu)五、腐蝕微觀結(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。圖2 前尖部腐蝕磨損形貌 1000 x圖3 前尖部斜切面腐蝕磨損形貌 2000 x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圖 5 后底部腐蝕磨損形貌 1000圖 7泵殼材料試驗(yàn)室高溫強(qiáng)堿腐蝕形貌1000圖2 前尖部腐蝕磨損形貌 1000 x首先將泵殼溝槽前尖部、首先將泵殼溝槽前尖部、后底部的腐蝕磨損

8、特征與后底部的腐蝕磨損特征與其材料純腐蝕特征對比其材料純腐蝕特征對比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圖 6 后底部斜切面腐蝕磨損形貌 1000圖3 前尖部斜切面腐蝕磨損形貌 2000 x圖 8泵殼材料試驗(yàn)室高溫強(qiáng)堿腐蝕后斜切面貌2000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圖 4 前尖部斜切面腐蝕磨損形貌 1500金屬及合金材料在堿性溶液中，由于拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用而產(chǎn)生的開裂。它是應(yīng)力腐蝕破裂的一種類型。堿脆主要發(fā)生在鍋爐水因軟化處理帶來堿性并在鍋爐縫隙里濃縮造成的鍋爐破裂，也發(fā)生在接觸苛性堿的碳鋼、低合金鋼、奧

9、氏體不銹鋼設(shè)備上。再將溝槽前尖部與后底部的腐蝕磨損情況進(jìn)行對比再將溝槽前尖部與后底部的腐蝕磨損情況進(jìn)行對比 ,可見前尖部碳化物相界腐蝕更顯著可見前尖部碳化物相界腐蝕更顯著 (圖圖 3單箭單箭頭頭 ) ,基體剝落坑又大又深基體剝落坑又大又深 (圖圖 3雙箭頭雙箭頭 ) ,基體堿脆基體堿脆裂紋更加明顯裂紋更加明顯 (圖圖 4箭頭箭頭 ) ,亞表層裂紋擴(kuò)展相連亞表層裂紋擴(kuò)展相連 (圖圖3單箭頭單箭頭 ) ,整個(gè)基體腐蝕磨損剝落而顯示更加粗糙整個(gè)基體腐蝕磨損剝落而顯示更加粗糙。難以見到顯微切削的痕跡難以見到顯微切削的痕跡;而后底而后底部則不同部則不同 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

10、泵泵殼腐蝕磨損失效分析六、結(jié)論六、結(jié)論 綜上所述 ,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 ,其中腐蝕所起的作用更為重要。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 ,在高角度沖蝕磨損過程中逐漸斷裂剝落 ,即腐蝕促進(jìn)了磨損;強(qiáng)烈的基體“堿脆”,即陽極溶解型應(yīng)力腐蝕開裂 ,顯微裂紋萌生與擴(kuò)展 ,加劇了沖蝕磨損 ,促使基體不斷剝落;泵殼材料自身耐高溫強(qiáng)堿腐蝕性能不佳 ,基體活化溶解剝落也是失效原因之一;礦漿對泵殼的沖蝕特別是高角度沖蝕磨損 ,不僅使材料直接流失 ,又使材料產(chǎn)生較大的應(yīng)力 ，更促進(jìn)了腐蝕 ,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

11、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圖 5 是對比分析用的葉輪材料實(shí)驗(yàn)室高溫強(qiáng)堿腐蝕形貌。其特點(diǎn)也是碳化物凸起, 基體凹陷 , 基體區(qū)域有網(wǎng)狀微裂紋及高低起伏剝落痕跡。還可以肯定的是嚴(yán)重的碳化物相界腐蝕 。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礦漿沖蝕磨損將促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展, 加速基體的剝落, 由于葉輪材料抗強(qiáng)堿腐蝕性能不足 (見圖 8、 圖 9), 其陽極活化溶解腐蝕剝落也是失效原因之一 ;有趣的是葉輪相界腐蝕之重

12、, 在二次碳化物相界也清晰可見 (見圖 7三箭頭所示, 對比圖 9箭頭所示)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 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, 而而沒有留下明顯的顯微切削痕跡沒有留下明顯的顯微切削痕跡, 但考慮到葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)但考慮到葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方式及礦漿的流向方式及礦漿的流向 , 觀察到腐蝕磨損嚴(yán)重區(qū)域靠近葉觀察到腐蝕磨損嚴(yán)重區(qū)域靠近葉輪外緣輪外緣, 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), 以及以往相關(guān)以及以往相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn) , 推斷出沖蝕磨損主要是礦漿的低角度沖刷。推斷出沖蝕磨損主要是礦漿的低角度沖刷。(1)葉輪失效的原因是強(qiáng)堿腐蝕與低角度沖蝕磨損的綜葉輪失效