Диссертация (1095152), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Структура дендритная представлена кристаллитами 1-го и 2го порядка. Величина дендритов определяется градиентов распределения температур и соответственно скоростью затвердевания, которая зависит от толщины изделия и глубины расположения кристаллитов. В структуре сердцевины литья выявлены микротрещины как внутренние,так и выходящие на поверхность. Цементованные слои сохраняют дендритную структуру сналичием в ней крупных хромистых карбидов, которые имеют повышенную травимость и вылеляются тёмным цветом.
Толщина потемнения слоя не свидетельствует о повышении микротвёрдости, которая становится заметной при достаточно высоком насыщении карбидами. Твёрдость по срезам образцов в объёме материала составляет 179 НВ.Цементированное колесо из стали марки 07ХН25МДТЛ аналогичные результаты показалотолько на первом этапе эксплуатации, затем график потери массы и состояние рабочих поверхностей соответствовали износу, аналогичному колеса без цементации (без покрытия).
Результаты исследований микрошлифов показали меньшую толщину цементированного слоя, а такжеего меньшую твёрдость. Твёрдость в среднем по толщине цементированного слоя меньше на100 единиц (не выше 336 HV), при твёрдости в объёме материала 158 НВ. Кроме того, все колёса из стали марки 07ХН25МДТЛ содержат большее количество литейных дефектов (трещины,поры и пр.), которые вскрылись в процессе изнашивания. Дефекты литья и характер изношенной поверхности (с расположенной на ней порой) показаны на рисунке 3.21. Аналогичные дефекты литья в большей или меньшей степени характерны для всех испытанных колёс.Рисунок 3.21 – Дефекты литья и характер изношенной поверхностиОсновным методом ремонта рабочих колёс в производственных условиях являетсянаплавка ручной электродуговой сваркой электродами различных марок.
Традиционно для колёс из 12Х18Н12М3ТЛ используются электроды НЖ-13 для колёс из 06ХН28МДТ – ОЗЛ-17У.Изношенное колесо перед наплавкой (слева) и после (справа) показано на рисунке 3.22. Технология сварки прилагается (Приложение В.18).112Рисунок 3.22 – Изношенное колесо перед наплавкой (слева) и после (справа)Наплавленное колесо после механической обработки и балансировки показано на рисунке3.23 а, схема наплавки колеса различными марками электродов показана на рисунке 3.24 б.Рисунок 3.23 – Наплавленное колесо после механической обработки и балансировки (а); схеманаплавки колеса различными марками электродов (б)Подготовка образцов для металлографического исследования и замеров твердости показаны на рисунке 3.24.Рисунок 3.24 – Подготовка образцов для исследованияПри оценке износа колеса использовалось взвешивание, для ранжирования износостойкости различных марок электродов использовался метод искусственных баз [18], при котором мерились высота и ширина каждой лопасти в двух сечениях и вёлся формуляр.
Кроме того, оце-113нивался внешний вид рабочих поверхностей лопастей (сравнение одинаковых наплавок и разных между собой). Фотографии лопастей показаны на рисунке.Испытание прекратилось из-за появления дисбаланса рабочего колеса и, как следствие,вибрации насоса.
По результатам осмотра износостойкость покрытий в порядке убывания:1. ESAB OK 69.33 (90/100)2. BOHLER FOX CN 20/25 M-A (85/100)3. НЖ-13 (75/100)4. ОЗЛ-17У (60/100)5. ОЗЛ-20 (50/100)В скобках показана сравнительная износостойкость каждой марки электродов. Таким образом, можно сказать, что по результатам проведённого испытания износостойкость предложенных вновь ESAB OK 69.33 и BOHLER FOX CN 20/25 M-A выше на 25-30% в данных условиях чем применяемые в настоящее время НЖ-13 и ОЗЛ-17У.По результатам проведённых измерений твёрдости шлифов литая часть имеет твёрдостьна всех участках - 156НВ, твёрдость наплавки нижеследующая:1. ESAB OK 69.33 - 156НВ;2.
BOHLER FOX CN 20/25 M-A - 187НВ;3. НЖ-13 - 170НВ;4. ОЗЛ-17У - 156НВ;5. ОЗЛ-20 - 179НВ.Таким образом, очевидно, что прямой зависимости износостойкости наплавок от твёрдости наплавленного слоя нет. В Приложении В.19 приведена таблица с химическим составом изаявленными производителями механическими свойствами электродов. Анализ данных показывает, что очевидных взаимосвязей между химическим составом наплавленного металла и егоизносостойкостью. При этом связь с износостойкостью ударной вязкости можно выделить среди прочих механических свойств, указанных в паспортах электродов их производителями.Несмотря на рекомендации марочников сталей и справочников по коррозии, данные постойкости в которых основываются в основном на коррозионной стойкости сталей и сплавов, вданных условиях литое колесо из 12Х18Н12М3ТЛ оказалось более износостойким, чем06ХН28МДТ на 30% (по фонду рабочего времени) или на 791 час (33 дня).
Т.к. до износа, требующего вывод насоса в ремонт для замены колеса, в первом случае пробег составил 3253 часа(унос составил 410г., 7,14% массы), а во втором – 2462 часа (унос составил 405г., 7,01%). Существенное влияние на скорость и даже на механизм изнашивания оказывает качество литья, характер и количество поверхностных и объёмных дефектов структуры основного металла.114Наиболее эффективным способом повышения износостойкости, учитывая отработанностьи доступность технологии, является цементация стали 12Х18Н12М3ТЛ. По сравнению с незащищённым колесом пробег увеличился на 60% (2000 часов). Такой расчёт можно сделать, экстраполировав данные по пробегу цементированного колеса (при износе в 400г.
он составит 5250часов, более 7 месяцев). Очевидно, что ориентировочно после двух тысяч часов цементированный слой на поверхности был выработан и изнашивание пошло с той же скоростью что и длянезащищённого колеса (видно и по углу наклона линии износа и по характеру износа лопастей).Важно отметить, что значимую роль в вопросах надёжности насосного парка (на примереисследованных насосов в том числе) выполняет и технологический (эксплуатационный) персонал предприятия. Кроме исключения откровенных нарушений, допускаемых при переключениях и ведении технологического режима, большое значение имеют качество обходов и осмотровоборудования в период его эксплуатации. Некоторые нарушения правил эксплуатации способны многократно сократить ресурс работы насосов.
Так, например, включение центробежныхнасосов (при определённом их конструктивном исполнении) без предварительного заполненияприводит к перегреву сальниковых уплотнений и подшипниковых узлов в течение несколькихминут. Снижение давления на всасе насоса ниже допустимого из-за снижения давления в аппарате или подводящих трубопроводов, приводит к появлению кавитации.
Аналогичный режимможет наблюдаться при превышении регламентированной температуры на всасе или не полностью открытой арматуре, засорении фильтра. Длительная работа насоса на закрытое нагнетаниеможет повысить температуру жидкости до состояния так называемого “запаривания” насоса.Эксплуатация в таком режиме особо опасна при перекачивании легко воспламеняющихся жидкостей. Включение насоса на открытую арматуру нагнетания может привести к выходу машины из строя из-за резкого роста расхода на нагнетании и увеличения осевых усилий на подшипники.Последовательное проведение стандартных и моделирующих испытаний образцов,позволили изучить гидродинамику перемешивания и понять характер взаимодействия потока илопасти, а также исследовать механизм гидроабразивного изнашивание в коррозионной среде,выполнив качественный анализ влияния основных факторов коррозионно-механическогоразрушения.
Рассмотрены изношенные поверхности в случае преобладания химическогофактора и при подавляющем эррозионном воздействии среды на рабочие поверхности образцови лопастей рабочих колёс насосов. Установлен комплекс инженерно-технических итехнологических мероприятий, позволяющий обеспечить требуемую эксплуатационнуюнадёжность исследованных насосов.
Технико-экономический анализ полученных результатовприведён в п. 4.3 диссертации.115ВыводыВ настоящей главе показана применимость предложенного подхода к оценке эффективности системы ТОиР на примере четырёх предприятий отрасли и входящих в их состав основныхтехнологических цехов по производству минеральных удобрений (п.
3.1). Рассчитаны для каждого подразделения и группы в целом интегральные (комплексные показатели), а также показатели качества работ, времени и стоимости их выполнения. В качестве результата исследованияпоказана созданная автоматизированная система сбора и обработки данных, предусматривающая внесение данных об эксплуатационной надёжности производственным персоналом предприятия (п. 3.2.).
Описан порядок экспертной оценки, опыт применения авторского подхода кструктурированию событий и предельных состояний на примере агрегата аммиака, а также использование созданной системы при оперативно-диспетчерском управлении заявками на ТОиР.Применение качественных и количественных методов оценки эксплуатационной надёжности показано на примере одного из крупнейших предприятий в отрасли и входящих в его состав подразделений (п. 3.3). Указаны цеха с максимальными потерями маржинальной прибылиот отказов оборудования и с максимальным количеством отказов. Для производства NPKудобрений определены технологические блоки, виды оборудования и отдельные позиции,надёжность которых является минимальной.
Проведён АВПКО, рассчитаны Кг и Кт.и., проверена корреляция между параметрическими и функциональными отказами по видам оборудования.Приведены данные по плановой и фактической трудоёмкости ремонтных работ.Описаны результаты лабораторных испытаний на коррозию образцов в лабораторныхусловиях, на гидроабразивное изнашивание в коррозионно-активной среде на опытнопромышленной установке и промышленных испытаний рабочих колёс в составе центробежныхнасосов производства NPK-удобрений (3.4). Приведена информация о применимости некоторых методов повышения износостойкости и результаты соответствующих испытаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
