失效分析案例

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从失效案例分析轴承的早期失效

作者：龙力虎

来源：《科技创新与应用》2013年第27期

摘 要：随着社会的不断发展，工业上的机械化也在不断的进步。特别是近几十年，科学技术的蓬勃发展，更带动了工业上的迅速发展。在现代化的机电行业中，轴承这个基础工件的应用最为广泛。不管是最普通的机械设备，还是高端的机电领域，轴承都是不可或缺的基础工件。所以，在机械化建设的现代，能够确保轴承的正常工作是非常重要的，一定要保证轴承的设计能跟上机械化事业的进程。

关键词：轴承失效；失效原因；案例分析

随着社会经济的不断发展，工业领域也取得了飞跃式的进步。在现代化的机械行业中，轴承的应用最广泛，从最普通的设备到高端的机电领域，都离不开轴承的支持，所以轴承能在各种不同的环境中保证正常的工作是相关的技术人员热切关注的问题之一。为了跟上时代的进步，工业领域也在不断的发展、进步，轴承的应用技术也取得了相应的发展。目前，国内的机械化生产中引进一些新型的轴承设计，推动了机械工程的发展，但同时，这些新型的轴承依然存在一些问题，比如轴承的早期失效。

1 轴承早期失效的主要原因及其形式

1.1 轴承与其他工件之间的接触疲劳会造成轴承的早期失效。轴承的这种接触疲劳主要发生在轴承的表面。接触疲劳经常伴随着裂纹的产生，这种早期失效通常先从表面的最大切应力的地方开始，然后向其他部位扩展，造成整个表面的脱落，加速了轴承的早期失效。

1.2 各个工件之间的摩擦力会造成轴承的早期失效。机械的运作会导致工件之间的磨损逐渐加剧，逐个损坏轴承的零件，最终会导致轴承失去尺寸上的精度，工件之间的磨损也会影响到工件形状的变化，失去工作中的精确度，影响工作的效果。这种因为磨损造成轴承的早期失效是最普遍的失效方式之一，从形式上来看，这种方式主要分为磨粒磨损造成的失效和粘着磨损引起的轴承早期失效。

佳木斯大学

失效分析案例

姓名：***

学号：***********

专业：金属材料工程

班级：一班 失效分析案例

0 零件背景：

某⼀外径为 ø450 mm, 壁厚为 50mm 的GCrl5SiMn 钢轴承圈 ,在最终热处理后进⾏磨削加⼯时,批量产⽣沿径向由外表⾯迅速向内表⾯扩展的开裂,造成很大的经济损失。其⽣产⼯艺为轧制(1050～1150℃锻造) 球化退火→机械加⼯→淬⽕(840 ℃)⼗回⽕(170℃)→磨削等⼯序。

1.1 化学成分分析

取一部分试样碎末，利用化学元素分析仪分析零件成分。

从上表看出，零件的化学成分符合标准要求。

1.2 硬度分析

在⾦相抛光⾯上,从裂纹源处开始沿轴向至壁厚中部每隔 3 mm

检测其硬度。

表 2 显⽰,裂纹边缘硬度与内部硬度基本⼀致,硬度均大于 60

HRC,符合标准要求;⽆明显脱碳软化现象。 1.3 断口宏观形貌

采⽤机械加压⽅法使套圈沿裂纹断开,⾸先对断⼝形貌⽤⾁眼观察。

⽤线切割从试样断⼝处切取⼀块含有裂纹源区⼗裂纹扩展区⼗压断区的断⼝试样。 ⽤酒精清洗后在丙酮中⽤超声波清洗 20 min

取出⼲燥,⽤扫描电镜观察该断⼝形貌

通过⾁眼观察发现,裂纹源位于轴承套圈外表⾯沟槽尖⾓处。试样两断⾯均为裂纹扩展形成,裂纹长⽽平直,由轴承套圈外表⾯沿径向向内表⾯扩展,初始裂纹最深处约为 15 mm,裂纹总长约 60mm。初始裂纹有褐⾊氧化条纹,继续向⾥扩展为灰⾊,裂纹表⾯光滑细腻呈瓷状,属典型的脆性断⼝特征。新断⼝呈银灰⾊,断⼝组织细密有⾦属光泽,说明晶粒很细⼩。

由图 2a 可见,断⼝平齐呈放射状特征,没有明显的塑性变形迹象,断⾯结构呈细瓷状,边缘⽆明显剪切唇,也⽆纤维状。

由图 2b 可见,断⼝形貌为韧窝⼗解理断⼝,呈混合断⼝特征。

大部分属于沿晶脆性开裂,沿晶分离⾯平滑,⽆微观塑性变形特征,晶粒均匀细⼩,⽆过热特征。 但发现有很长很深的⼀条穿晶带(如箭头所⽰),认为应该存在某种链条状脆性组织缺陷。

科学论坛　

Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　

换热器失效形式及案例分析　

王丽　

（天津石化装备研究院）　

［摘　要】阐述了换热器常见的失效形式，对某石化炼油部几台换热器失效原因进行了分析，并提出预防措施。　

［关键词】换热器失效分析预防措施　

中图分类号：ＴＥ９６５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４）（（２０１０）３０—０４０４－０１　

麓育　近年来，由于劣质化原油的引进，炼油设备腐蚀泄漏事故时有发生。　

换热器是炼油装置重要设备之一，换热器泄漏不但影响生产，污染环境，造　

成非计划停车，降低经济效益，严重时会造成人员伤亡。为保证装置长、稳、　优运行，下面我对换热器的腐蚀失效形式作一下分析。　

１换热嚣的失效形式　１、管板失效原因包括介质腐蚀、介质冲蚀、应力腐蚀开裂、垢下腐　

蚀等形式。　

２、管束失效　（１）管柬腐蚀和失效　

换热器管束主要的腐蚀原因有：流体为腐蚀性介质；管内壁有异物积　累而发生局部腐蚀；管内物料流速过大而发生磨蚀，流速过小则异物易附着　

管壁，造成垢下腐蚀等。　

（２）传热能力下降　在换热器运行过程中，若工作介质（水）的硬度较高，或流体中含有颗　

粒物、悬浮物，冷却水中有藻类、细菌、泥沙等，都会导致管束内、外壁严　重结垢。随着污垢层的增厚．传热热阻很快增大，严重时污垢将会使工作介　

质的流道阻塞，从而导致换热能力迅速降低。　

３、管束与管板的连接失效　

管束与管板的连接接头形式可分为焊接、胀接和胀焊并用三种，由于　

受震动、腐蚀介质或是沉积异物等因素的影响，在胀接处易形成间隙腐蚀；　

焊接部位焊缝和热影响区由于残余应力的存在，在特定的腐蚀环境下，易造　成应力腐蚀开裂。　

２寮倒分析　１、某炼厂加氢裂化脱乙烷塔顶冷却器Ｅ２０５，管束仅运行２个月管板就　

出现了严重的腐蚀泄漏。　

（１）设备参数　

管子为２　０＃钢，管板为１　６Ｍｎ（锻、正火）　管板与管子的连接形式：强度焊＋贴胀　

“失败”的案例分析

◎ 贠润良

社会在发展，人们的生活水平在不断地提高，相应地人们的思想意识领域也发生了很大的变化。学生中独生子女越来越多，所以全面实施素质教育，实行人性化管理已经势在必行。当前我们正处于一个由应试教育向素质教育转变的特殊时期，所以老师们总是感觉到现在的学生越来越难管理，用老师们经常说的一句话概括就是：“管也不对，不管更不对。”为此我也深有体会。有时禁不住在想：“我们的教育目的到底是为了什么？我们的教育将走向何处？”现在的学生管理需要我们老师去动脑筋思考、琢磨，就像备课一样，如果我们这样想的话，我们的教育将会焕然一新，虽然他(她)们很不听话，但其实他(她)们很可爱，就看我们老师在日常的管理中如何运用自己的智慧，如何因势利导和对症下药。下面是我教育我班（0509）一个学生的过程。

案例背景：

王龙，男，18岁，聪明伶俐，反应快，去年从外地转入奋斗中学，是一位显得颇老练的学生。开学不到一个月的时间，已经和班里每位同学都很熟了，并且各科任课老师都已认识了他，上课特别活跃，爱说、能说，老师的问题还未说完，他的答案就出来了，但，几乎没有说对的时候。就这样，把课堂的正常秩序打乱了，老师们感觉很棘手，因为他在影响老师们的上课和学生们的听课。并且该生自制力非常差，没有良好的学习习惯，经常迟到，时而逃课，非常喜欢上网，玩游戏，学习可谓一塌糊涂。

案例过程：

事件一：迟到问题。

对待“问题”学生我一直觉得除了爱心之外，更多的是要“宽容”一点，但这并不是纵容他们犯错，是允许他们犯错误，而不允许他们屡犯错误。

迟到第三次的时候，我找他谈话，询问他以前的读书情况，以及他现在的住宿、伙食情况，然后问他每天晚上几点睡觉，开始他和我说的话并不多，后来感觉到我和他的谈话并不带什么恶意，于是他就打开了话匣子，从中我也了解了一些他以前的情况。我让他感觉到他和我是平等的，我并没有摆出老师的架子，所以与我谈话他有了安全感，愿意和我说出他的心里话，也便于我给他进一步做工作。他告诉我，他就是有点懒，学习没有目的，没有计划。于是我就帮他分析树立学习目的，制订学习计划，每天早上应该几点到，并且和他约定说话算数，于是迟到问题就告一段落。 事件二：上课乱说话问题。