第6章磨损.ppt

案例：洗涤塔筒体表面开裂 筒体材料为不锈钢，用不锈钢焊条与筋板焊接后→625℃去应力退火。筒内介质有水、氯离子、CO、甲烷、氨等，使用不久筒的内表面龟裂、针孔腐蚀，工作温度265 ℃ 沿晶裂纹，沿奥氏体晶界扩展，并有碳化物析出→照片 结论？ 原因？ 案例：尿素合成塔冷凝器断裂 冷凝器材料为不锈钢→固溶处理 冷凝器内甲酸、氨、CO，使用1年→在焊接处发现裂纹→打开→有严重腐蚀色、腐蚀坑 断口侧面有龟裂→照片 断口组织→单相A+沿晶碳化物 原因：焊接温度→材料处于敏化温区→碳化物沿晶析出→贫Cr 5、接触腐蚀（电偶腐蚀） （1）机理：电极电位差不同引起。 电解质溶液中，两种不同的金属接触 或同一金属不同区域或状态 电极电位低的（活泼）为阳极→腐蚀 阳极 焊缝（高残余应力） 氧供应不足的地方（储物桶底部） （2）产生条件 两种或两种以上的不同电位物质（导体、煤、半导体） 在电解质中接触 （3）影响因素 两者电位差越大→腐蚀↑ 阳极或阴极极化率↑→腐蚀↓ 阳极面积↓ →腐蚀↑ 溶液电阻越大→腐蚀↑（因导电差→ 有效腐蚀区小） （4）措施 尽可能选择电位差相近的金属连接，减少异种金属 接触 连接处尽可能绝缘 涂层、镀层→形成钝化膜 加缓蚀剂 焊接接头尽量用与母材相近的（或优于）耐蚀材料 案 例 异种材料管子接头处 异种材料铆接处 焊接处→钢板制造的锅炉，如用铜管做外接水管 工业钢铁零件镀Zn→利用电偶腐蚀原理→实现零件基体的阴极保护（牺牲镀Zn） 输水阀门的黄铜阀座与铸钢阀体 6、空泡腐蚀（气蚀 ） （1）机理：因材料表面与高速流动的液体之间振动，受到不断形成与破裂的气泡在瞬间产生的极大的冲击波和高温的反复作用造成。 原因： 流速很高，局部区域低压处→沸腾→产生气泡随流体运动到高压处→破灭→高速冲击表面→塑性变形→钝化膜破裂→腐蚀坑 本质：力学+化学共同作用→磨损腐蚀 （2）产生条件 液/固界面 液体高速流动 现象 水轮机叶轮（水道设计）→形成涡流→出现，形成层流→不出现 船用螺旋桨及舵；水泵；高速滑动轴承 （3）形貌 浅、密蜂窝状腐蚀坑 表面粗糙→海绵状 （4）措施 提高硬度、疲劳强度 设计（水泵叶片形状、管道结构） 降低流速，减少压力变化 提高表面光洁度→减少气泡核心形成 采用耐腐蚀材料（A不锈钢、铝合金） 案 例 1、活塞与活塞环→使柴油机汽缸套产生高频振动→低压周期时形成气泡→高压周期破裂→产生高冲击→点状塑性变形或疲劳+介质腐蚀→蜂窝状麻点、蚀坑。 2、螺旋桨 3、水压阀门 7、磨耗腐蚀（腐蚀磨损） （1）机理：腐蚀+磨损共同作用 例如：运送湿煤的运输链（45钢） →因煤中含硫酸盐→失效 例如：球磨机中磨球与湿的矿石接触形成众多电偶腐蚀电池 （2）产生条件 介质有强腐蚀性 介质有固体颗粒 介质/金属面运动速度大并且方向固定 （3）形貌 有化学反应膜和小麻点 方向性明显的沟槽、波纹 （4）措施 选材→高硬度、耐腐蚀材料 降低流动速度 改善环境、降低温度 磨损处堆焊硬质合金 三、分析及预防 1、分析步骤与内容 （1）现场调查 运行历史、损坏部位…… 宏观形态 材料及制造 环境：介质、温度、压力、PH值、流速、浓度…… 应力状态、大小 表面钝化、镀层 取样 （2）宏观分析 颜色、尺寸、分布…… 裂纹起源、位置 腐蚀产物成分、相结构 性能变化 判断及模拟试验 2、几种腐蚀模式的区别 晶间腐蚀 沿晶SCC 裂纹分布 介质/设备接触面上 局部（应力适宜处） 裂纹形态 无分叉、深宽相近 树枝状 应力 与应力性质大小无关 有关 环境 强弱介质均发生，温度不敏感 弱介质发生，温度敏感 腐蚀物 明显、程度严重 与前相反 声音 哑音 脆音 SCC 腐蚀疲劳 应力 静拉、通常为残余应力 循环应力、通常为工作或热应力 材料/介质 匹配、温度敏感 与前相反 PH值 裂纹内比外PH值小 裂纹内外PH值相同 表面腐蚀 全面、不明显 相反 裂纹 树枝状 锯齿状、台阶、无分叉 断口 结晶、放射等脆性花样， 微观脆性 贝纹线、平整， 微观辉纹、腐蚀坑 点腐蚀 气蚀 介质 静止或慢流 高速流动、振动 压力 无关 低压区 使用 静止设备发生 运转设备发生 形貌 点状、分散、深 表面粗糙、蜂窝状、截面锯齿状 3、预防腐蚀失效的一般原则 找出失效原因，确定失效模式 选材、设计上改进 减少和去除腐蚀介质 例如：锅炉的高温氧化，水去氧处理 隔离腐蚀介质（涂、镀方法） 电化保护 强腐蚀介质：阳极保护（金属接正极） 弱腐蚀介质：阴极保护（金属接正极） 地下管道、水中设备 小结 腐蚀及磨损环境在构件使用中普遍存在，造成的材料损失较大。 正确判断各种腐蚀及磨损失效的类型，是分析和解决问题的第一步，使用环境和失效特征可以作为提供重要信息。 根据不同原因，提出有效的预防