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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,腐蚀磨损失效实例分析,腐蚀磨损失效实例分析,1,磨损分类（按照机理分类）,微动磨损,磨,粒,磨损,粘着磨损,表面疲劳失效磨损,腐蚀磨损,磨损,氢致磨损,磨损分类（按照机理分类）微动磨损磨粒磨损粘着磨损表面疲劳失效,2,宏观,微观,综合分析,1 了解失效零件的机械功能,2 了解零部件相对运动的方式或速度,3 了解耦合表面所受的力或应力,4 了解润滑剂品种、润滑方式及换油周期,5 了解零件的工作环境是否合适,:,磨粒颗粒、水分、腐蚀气体以及温度等。,6 了解该零件及其耦合件的材料以及工艺条件，尤其是实际执行的情况,7 了解零件的寿命、磨损量,8 在宏观和微观范围检查磨损表面以及摩擦表面下的组织情况,9 根据以上所获信息判断出磨损形式和失效原因,磨损分析步骤和主要方法,结论,宏观微观综合分析1 了解失效零件的机械功能6 了解该零件及其,3,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,一、背景介绍,铝矿浆泵是氧化铝厂输送铝矿浆的主要设备，其泵壳、叶轮等过流部件是大量消耗的易损件，其中以泵壳的腐蚀磨损最为严重、使用寿命最短。铝矿浆泵的工况苛刻，高温强碱是主要特点。这一工况与其他矿浆泵明显不同。鉴于高铬铸铁泵壳用得较多，本工作对广西某铝业公司氧化铝厂失效的高铬铸铁铝矿浆泵泵壳进行失效分析，了解失效机制，为选材和提高使用寿命提供依据。,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析一、背景介绍,4,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,二 、工况介绍,铝矿浆泵,LC250. 580用于输送经研磨后的铝矿浆。 一般入泵铝矿石粒度小于 1mm,矿浆浓度40% 45% 。 泵流量 630,m,3,/h。矿浆整体流向为由左至右。 矿浆碱浓度 230g /L(Na,2,O) ,pH 14,温度 80 100C。,铝矿主要为,一水硬铝石 ,成分 (% ):Al,2,O,3,60 65, Fe,2,O,3,14 17, SiO,2,3. 5 4. 5, TiO,2,3. 5 4. 5。 铝矿莫氏硬度 7。,C,Si,Mn,Cr,Ni,Mo,P,S,1.89,0.43,0.94,13.94,1.15,0.97,0.029,0.04,序号,泵型号,流量范围,扬程范围,效率范围,转速范围,（,m,3,/h,）,（,m,）,%,（,r/min,）,1,LC250/580,500-1300,12-70,60-70,650-1100,表,1,泵壳的化学成分,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析二 、工况介绍CSiMn,5,三、分析步骤,首先对泵壳残体进行成分、组织与性能分析 , 以及宏观形貌观察分析 。然后进行腐蚀磨损微观失效分析, 借助电子探针扫描电镜, 观察分析失效叶轮腐蚀磨损最严重部位的形貌及45角斜切面亚表层特征。为区分泵壳的腐蚀与磨损特征 , 在实验室中取泵壳材料做了50%NaOH 碱溶液 (pH 14)、 95、168h 的挂片腐蚀试验 , 以对比分析泵壳高温强碱铝矿浆条件下的腐蚀特征。,三、分析步骤,6,四 、泵壳腐蚀磨损宏观形貌,泵壳靠近轴孔的端面区域腐蚀磨损最严重,，见图 1。沿圆周分布有许多腐蚀磨损沟槽，每一沟槽顺矿浆流向由尖窄变宽，由浅入深。泵壳局部沟槽腐蚀磨损至穿透而失效报废。,图 1 泵壳腐蚀磨损宏观形貌,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,四 、泵壳腐蚀磨损宏观形貌高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分,7,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,五、腐蚀微观结构,泵壳腐蚀磨损沟槽前尖部形貌见图 2，其斜切面形貌见图 3、 4。,图2 前尖部腐蚀磨损形貌 1000x,图3 前尖部斜切面腐蚀磨损形貌 2000x,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析五、腐蚀微观结构图2 前,8,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,图 5,后底部腐蚀磨损形貌,1000,图,7,泵壳材料试验室高温强碱腐蚀形貌,1000,图2 前尖部腐蚀磨损形貌 1000x,首先将泵壳沟槽前尖部、后底部的腐蚀磨损特征与其材料纯腐蚀特征对比,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 5 后底部腐蚀磨损,9,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,图 6,后底部斜切面腐蚀磨损形貌,1000,图3 前尖部斜切面腐蚀磨损形貌 2000x,图,8,泵壳材料试验室高温强碱腐蚀后斜切面貌,2000,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 6 后底部斜切面腐,10,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,图 4,前尖部斜切面腐蚀磨损形貌,1500,碱脆,金属及合金材料在碱性溶液中，,由于拉应力和腐蚀介质的联合作,用而产生的开裂。它是应力腐蚀,破裂的一种类型。,碱脆主要发生在锅炉水因软化处,理带来碱性并在锅炉缝隙里浓缩,造成的锅炉破裂，也发生在接触,苛性碱的碳钢、低合金钢、奥氏,体不锈钢设备上。,再将沟槽前尖部与后底部的腐蚀磨损情况进行对比 ,可见前尖部碳化物相界腐蚀更显著 (图 3单箭,头 ) ,基体剥落坑又大又深 (图 3双箭头 ) ,基体碱脆,裂纹更加明显 (图 4箭头 ) ,亚表层裂纹扩展相连 (图,3单箭头 ) ,整个基体腐蚀磨损剥落而显示更加粗糙,。,难以见到显微切削的痕迹;而后底,部则不同,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 4 前尖部斜切面腐,11,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析,六、结论,综上所述 ,泵壳失效的根本原因是高温强碱腐蚀与较高角度冲蚀磨损的综合作用 ,其中腐蚀所起的作用更为重要。严重的碳化物相界腐蚀使碳化物与基体分离 ,失去了良好的支撑 ,在高角度冲蚀磨损过程中逐渐断裂剥落 ,即腐蚀促进了磨损;强烈的基体“碱脆”,即阳极溶解型应力腐蚀开裂 ,显微裂纹萌生与扩展 ,加剧了冲蚀磨损 ,促使基体不断剥落;泵壳材料自身耐高温强碱腐蚀性能不佳 ,基体活化溶解剥落也是失效原因之一;矿浆对泵壳的冲蚀特别是高角度冲蚀磨损 ,不仅使材料直接流失 ,又使材料产生较大的应力 ，更促进了腐蚀 ,加速了碱脆裂纹的萌生与扩展。,高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析六、结论,12,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析,微观结构观察,图 2,叶轮腐蚀磨损后的宏观形貌,图3,叶轮腐蚀磨损微观形貌 (后方侧板),1000,图4,叶轮腐蚀磨损后微观形貌 (侧板外缘),1000,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析微观结构观察图 2,13,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析,图 5,叶轮材料纯腐蚀后微观形貌,1000,图 6,叶轮斜切面 SEM 照片,3000,图 7,叶轮叶片腐蚀区斜切面SEM 照片,4000,图,5,是对比分析用的叶轮材料实验室高温强碱腐,蚀形貌。其特点也是碳化物凸起,基体凹陷,基体区,域有网状微裂纹及高低起伏剥落痕迹。还可以肯定的,是严重的碳化物相界腐蚀 。,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析图 5 叶轮材料纯,14,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析,图 9,叶轮材料纯腐蚀斜切面SEM 照片,2400,图 8,叶轮材料纯腐蚀斜切面SEM 照片,2000,矿浆冲蚀磨损将促进裂纹的萌生和扩展,加速基体的剥落,由于叶轮材料抗强碱腐蚀性能不足,(,见图,8,、 图,9),其阳极活化溶解腐蚀剥落也是失效原因之一,;,有趣的是叶轮相界腐蚀之重,在二次碳化物相界也清晰可见,(,见图,7,三箭头所示,对比图,9,箭头所示,),氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析图 9 叶轮材料纯,15,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析,分析结论,仅就冲蚀磨损而言, 虽然因腐蚀速度高于磨损速度, 而,没有留下明显的显微切削痕迹, 但考虑到叶轮的运转,方式及矿浆的流向 , 观察到腐蚀磨损严重区域靠近叶,轮外缘, 并根据各位置形貌的相似特点, 以及以往相关,的经验 ,推断出冲蚀磨损主要是矿浆的低角度冲刷。,(1)叶轮失效的原因是强碱腐蚀与低角度冲蚀磨损的综合作用, 而腐蚀所起的作用更为主要 。,(2)高温强碱铝矿浆使叶轮产生严重的碳化物相界腐蚀, 基体碱脆裂纹, 基体活化腐蚀溶解 。冲蚀磨损加剧了这一过程。而严重的腐蚀又是了冲蚀磨损,氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析 分析结论,16,在此苛刻工况下高铬铸铁作为泵壳材质并不理想保证较高硬度的前提下 ,应,选择具有更好抗强碱腐蚀性能和有适当韧性的材质,综合考虑,成分分析,宏观现象,微观组织,对比观察,在此苛刻工况下高铬铸铁作为泵壳材质并不理想保证较高硬度的前提,17,
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