常见失效形式及特征及诊断
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压力容器和压力管道的失效(破坏)1.失效的定义:完全失去原定功能;虽还能运行,但已失去原有功能或不能达到原有功能;虽还能运行,但已严重损伤而危及安全,使可靠性降低。
2.失效的方式:1)从广义上分类:过度变形失效:由于超过变形限度而失效。
断裂失效:由于出现裂口而失效。
表面损伤失效;因表面腐蚀而导至失效。
2)一般分类:可分为a)过度变形失效:失效后存在较大的变形。
b)断裂失效:失效是由于存在缺陷如裂纹、腐蚀等缺陷而引起的。
c)表面损伤失效:因腐蚀、表面损伤、材料表面损伤等原因引起的失效。
3.失效的原因1)韧性失效:容器所受应力超过材料的屈服强度发生较大的变形而导致失效,原因为设计不当、腐蚀减薄、材质劣化强度下降、超压、超温。
断口有纤维区、放射纹区、剪切唇区。
2)脆性失效:容器在无明显变形情况下出现断裂导致失效,开裂部位存在较大的缺陷(主要是裂缝),材质劣化变脆、应力腐蚀、晶间腐蚀、疲劳、蠕变开裂。
断口平齐,有金属光泽,断口和最大主应力方向垂直。
3)疲劳失效:容器长期受交变载荷引起的疲劳开裂导致疲劳失效。
原因为容器长期受交变载荷、开裂点应力集中、开裂点上有小缺陷。
断口比较平齐光整,有三个区萌生区、疲劳扩展区和瞬断区。
其中扩展区有明显的贝壳样条纹。
4)腐蚀失效:因腐蚀原因导致失效。
均匀腐蚀减薄导致强度不够;应力腐蚀导致断裂;晶间腐蚀导致开裂;氢蚀导致开裂、点蚀造成的泄漏;缝隙腐蚀造成的泄漏或开裂;冲蚀造成局部减薄,泄漏;双金属腐蚀造成局部减薄。
晶间腐蚀:金属材料均属多晶材料,晶粒间存在晶界,晶间腐蚀是指晶界发生腐蚀。
应力腐蚀:金属材料的材质、介质、和拉应力三个因素共同作用下发生的裂纹不断扩大。
裂纹的发展可以是沿晶的也可以是串晶的。
氢蚀:在高温下氢气常形成原子状态氢极易渗透到钢材内部,进入钢材的氢与渗碳体中的碳生成甲烷,使渗碳体脱碳材料变软,生成的甲烷在金属中体积增大,使金属内压力增大金属表面形成鼓包。
腐蚀失效的形式:韧性失效、脆性失效、局部鼓胀、爆破、泄漏、裂纹泄漏、低应力脆断、材质劣化。
滚动轴承的故障诊断一、滚动轴承的常见故障滚动轴承是转动设备中应用最为广泛的机械零件,同时也是最容易产生故障的零件。
据统计,在使用滚动轴承的转动设备中,大约有30%的机械故障都是由于滚动轴承而引起的。
滚动轴承的常见故障形式有以下几种。
1. 疲劳剥落(点蚀)滚动轴承工作时,滚动体和滚道之间为点接触或线接触,在交变载荷的作用下,表面间存在着极大的循环接触应力,容易在表面处形成疲劳源,由疲劳源生成微裂纹,微裂纹因材质硬度高、脆性大,难以向纵深发展,便成小颗粒状剥落,表面出现细小的麻点,这就是疲劳点蚀。
严重时,表面成片状剥落,形成凹坑;若轴承继续运转,将形成大面积的剥落。
疲劳点蚀会造成运转中的冲击载荷,使设备的振动和噪声加剧。
然而,疲劳点蚀是滚动轴承正常的、不可避免的失效形式。
轴承寿命指的就是出现第一个疲劳剥落点之前运转的总转数,轴承的额定寿命就是指90%的轴承不发生疲劳点蚀的寿命。
2. 磨损润滑不良,外界尘粒等异物侵入,转配不当等原因,都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。
磨损的程度严重时,轴承游隙增大,表面粗糙度增加,不仅降低了轴承的运转精度,而且也会设备的振动和噪声随之增大。
3. 胶合胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。
其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足,以及重载、高速、高温,滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。
通常,轻度的胶合又称为划痕,重度的胶合又称为烧轴承。
胶合为严重故障,发生后立即会导致振动和噪声急剧增大,多数情况下设备难以继续运转。
4. 断裂轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式,这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的;此外,装配过盈量太大、轴承组合设计不当,以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。
5. 锈蚀锈蚀是由于外界的水分带入轴承中;或者设备停用时,轴承温度在露点以下,空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上;以及设备在腐蚀性介质中工作,轴承密封不严,从而引起化学腐蚀。
开式蜗杆传动的主要失效形式开式蜗杆传动的主要失效形式1. 引言开式蜗杆传动是一种常见的传动方式,它具有紧凑、可靠、承载能力高等优点,因此广泛应用于机械设备中。
然而,随着使用时间的增加和工作环境的变化,开式蜗杆传动也会出现一些失效形式,对传动系统的正常运行产生影响。
本文将对开式蜗杆传动的主要失效形式进行全面评估,并探讨其影响因素以及对策。
2. 蜗杆磨损蜗杆磨损是开式蜗杆传动中最常见的失效形式之一。
由于工作时蜗杆与蜗轮之间的相对运动,会产生接触磨损和摩擦磨损。
接触磨损主要由于局部高温和高压引起,摩擦磨损则是由于摩擦力和摩擦热导致。
3. 蜗轮齿面疲劳蜗轮齿面疲劳是开式蜗杆传动中另一个常见的失效形式。
蜗轮在高速运转的情况下,由于受到重复载荷作用,容易引起齿面的裂纹和断裂。
这种失效形式主要与蜗轮材料的强度、设计参数以及润滑条件等因素有关。
4. 蜗轮变形和变位蜗轮变形和变位也是开式蜗杆传动中的一种常见失效形式。
当传动系统受到外界载荷或温度变化等因素影响时,会导致蜗轮变形或变位。
这会使得蜗轮的齿廓形状和配合间隙发生变化,进而影响传动效率和传动精度。
5. 油膜性能退化开式蜗杆传动在工作时需要润滑油膜的支持,以减小齿面磨损和摩擦,并降低传动噪音。
然而,随着使用时间的增长和油品性能退化,油膜的质量会下降,从而降低传动系统的工作效果,甚至引起故障。
6. 影响因素与对策开式蜗杆传动的失效形式受到多种因素的影响,如工作负载、温度、材料选择和润滑条件等。
为了减少失效形式的发生和延长传动系统的使用寿命,我们可以采取以下对策:- 选择适当的材料,提高传动部件的强度和耐磨性;- 合理设计传动参数,减小磨损和摩擦;- 加强油润滑,保证油膜性能,并定期更换润滑油;- 控制工作负载和温度,避免传动系统超负荷和过热。
7. 个人观点与理解开式蜗杆传动作为一种常见的传动方式,其失效形式必然对传动系统的正常运行产生一定影响。
在实际工程中,我们应该关注并加以预防常见的失效形式,从而提高传动系统的可靠性和寿命。
常见的滚动轴承失效形式1.接触疲劳失效接触疲劳失效系指轴承工作表面受到交变应力的作用而产生的材料疲劳失效。
接触疲劳失效常见的形式是接触疲劳剥落发。
接触疲劳剥落发生在轴承工作表面,往往也伴随着疲劳裂纹,首先从接触表面以下最大交变切应力处产生,然后扩展到表面形成不同的剥落形状,如点状为点蚀或麻点剥落,剥落成小片状的称浅层剥落。
由于剥落面的逐渐扩大,而往往向深层扩展,形成深层剥落。
深层剥落是接触疲劳失效的疲劳源。
2.磨损失效磨损失效系指表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效。
持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏,并最终导致轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。
磨损失效是各类轴承常见的失效模式之一,按磨损形式通常可分为最常见的磨粒磨损和粘着磨损。
磨粒磨损系指轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子或硬质异物或金属表面的磨屑且接触表面相对移动而引起的磨损,常在轴承工作表面造成犁沟状的擦伤。
粘着磨损系指由于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均,在润滑条件严重恶化时,因局部摩擦生热,易造成摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部摩擦焊接点从基体上撕裂而增大塑性变形。
3.断裂失效轴承断裂失效主要原因是缺陷与过载两大因素。
当外加载荷超过材料强度极限而造成零件断裂称为过载断裂。
过载原因主要是主机突发故障或安装不当。
轴承零件的微裂纹、缩孔、气泡、大块外来杂物、过热组织及局部烧伤等缺陷在冲击过载或剧烈振动时也会在缺陷处引起断裂,称为缺陷断裂。
应当指出,轴承在制造过程中,对原材料的入厂复验、锻造和热处理质量控制、加工过程控制中可通过仪器正确分析上述缺陷是否存在,今后仍必须加强控制。
但一般来说,通常出现的轴承断裂失效大多数为过载失效。
4.腐蚀失效有些滚动轴承在实际运行当中不可避免的要接触到水、水汽以及腐蚀性介质等,这些物质会引起滚动轴承的生锈和腐蚀,另外滚动轴承在运转过程中还会受到微电流和静电的作用,造成滚动轴承的电流腐蚀。