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尿素是一种广泛应用于农业和化工领域的化学物质,人们对其可能对机械设备产生腐蚀的问题一直存在着一定的担忧。本文将重点讨论机械设备零件在接触尿素时可能发生的腐蚀现象。

尿素的化学性质使其在一定条件下具有腐蚀金属的潜力。尿素具有一定的酸性,当尿素与金属表面接触时,会通过吸湿作用导致金属与水分发生反应,形成酸性环境。尿素具有电解质性质,这意味着它具有离子导电能力,可以促使金属表面的电化学反应发生。

在机械设备中,常用的零件材料包括钢铁、铝合金和不锈钢等。钢铁是一种常见的金属材料,但它对酸性环境非常敏感,容易发生腐蚀。尿素对钢铁的腐蚀主要表现为表面出现氧化、褪色和锈蚀等现象,严重时可能导致结构松动甚至零件损坏。铝合金通常具有较好的耐腐蚀性能,但在酸性环境下,尿素仍然可能对其产生腐蚀作用。不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料,与尿素的接触不易产生明显的腐蚀现象,但也不完全免疫。

为了减少尿素对机械设备的腐蚀作用,可以采取以下措施。选择耐腐蚀性能较好的材料制造机械设备,如不锈钢等。可以通过涂覆屏障材料或进行防腐蚀处理来保护零件表面,防止尿素侵蚀。定期进行设备维护和清洗,及时清除尿素残留物,可以减少其对机械设备的腐蚀效应。

尿素对机械设备零件的腐蚀是存在的,但可以通过合理选择材料和采取适当的防护措施来减少其腐蚀作用。在使用机械设备时,我们应该认识到尿素可能对设备产生的潜在影响,并采取相应的预防措施,以确保设备的长期正常运行。

机械设备零件的腐蚀(尿素对机械设备的腐蚀)

机械零件的失效是指零件在使用过程中,零件部分或完全丧失了设计功能。零件完全被破坏不能继续工作;或零件已严重损坏,若继续工作将失去安全;或虽能安全工作,但已失去设计精度等现象都属于失效。

为了预防零件失效,需对零件进行失效分析,即通过判断零件失效形式、确定零件失效机理和原因,有针对性地进行选材、确定合理的加工路线,提出预防失效的措施。

1、机械零件失效形式

机械零件常见的失效方式可以分为三种类型:过量变形失效、断裂失效和表面损伤失效。

(1)过量变形失效:零件因变形量过大超过允许范围而造成的失效。它主要包括过量弹性变形、塑性变形和高温下发生的蠕变等失效形式。

(2)断裂失效:因零件承载过大或疲劳损伤等原因而导致分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象。断裂是最严重的失效形式,它包括韧性断裂失效、低温脆性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效和环境破断失效等几种形式。

(3)表面损伤失效:零件工作时由于表面的相对摩擦或受到环境介质的腐蚀在零件表面造成损伤或尺寸变化而引起的失效。它主要包括表面磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳失效等形式。

需要指出,同一种机械零件在工作中往往不只是一种失效方式起作用。一般造成零件失效时总是一种方式起主导作用。失效分析的核心问题就是要找出主要的失效方式。

2、机械零件失效的原因

引起机械零件失效的因素很多且较为复杂,涉及零件的结构设计、材料选择、材料的加工制造、产品的装配及使用保养等多个方面。

(1)设计不合理:主要是指零件结构和形状不正确或不合理,如零件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等。另一方面是指对零件的工作条件、过载情况估计不足,造成零件实际工作能力不足,致使零件早期失效。

(2)选材不合理:设计中对零件失效的形式判断错误,所选的材料性能不能满足工作条件需要;选材所依据的性能指标不能反映材料对实际失效形式的抗力,选择了错误的材料;所选用的材料质量太差,成分或性能不合格导致不能满足设计要求等都属于选材不合理。

(3)加工工艺不合理:零件的加工工艺不当,可能会产生各种缺陷,导致零件在使用过程中较早地失效。如热加工过程中出现过热、过烧和带状组织;热处理过程中出现脱碳、变形、开裂;冷加工过程出现较深的刀痕、磨削裂纹等。

(4)安装使用不当:装配和安装过程不符合技术要求,如安装时配合过紧、过松,对中不准,固定不稳等都可能导致零件不能正常工作或过早出现失效;使用过程中违章操作、超载、超速、不按时维修和保养等也会造成零件过早出现失效。

尿素对机械设备的腐蚀

(1)选用超级耐腐蚀的双相钢Safurex作为高压设备和管线的制造材料。经过超过10年的工业验证,被证明即便在无氧气钝化情况下,仍然具有超越任何其他尿素工业材料的耐腐蚀性和机械强度。由于其卓越的无氧耐腐蚀性和应对高温的能力,选用该材料的尿素装置能在30%~40%的低负荷下连续运转,而不会对设备的寿命产生任何影响。即便装置被迫停产,其封塔的时间也不再如以往那样受到诸如48~72 小时的时间限制。只要措施得当,能确保装置的温度不低于125℃,则封塔时间没有任何限制,大大提高了用户的选择余地。

4 p$ W0 ~; W5 z! a. l! R2 q, u (2)无氧操作,因为采用Safurex材料,装置无需加氧钝化,因此CO2原料带入的氢气永远没有和氧气混合形成燃烧和达到**浓度的机会,整个尿素装置变得在这方面绝对安全。与此装置也就不再依赖脱氢装置来脱除已经变得毫无危险的氢气了。在这种情况下,氢气不过是普通的惰性组分而已。没有脱氢装置的工厂自然和脱氢催化剂再无任何瓜葛。这样一来,CO2中的硫含量就变得无足轻重。摆脱钝化空气,除了有助于上述优点外,还使得装置里的惰性组分大大减少,高压圈的合成转化率明显提高,能耗明显降低。没有钝化空气的加入,使得CO2压缩机负荷得到约7%的释放。

! I- _: i1 ~4 / X" } q- O; K (3)氯离子非敏感性,Safurex材料具有对氯离子不敏感的特性。只要氯离子的浓度≤200 ppm,就不会产生任何影响。在正常的尿素生产环境中,基本没有可能达到如此高的氯离子浓度。因而,我们可以确信,长期困扰我们的氯离子导致的设备材料腐蚀问题由于Safurex的应用而得到根治。

引自:http://bbs.hcbbs.com/thread-914395-1-1.html

机械设备零件的损伤分为

机械磨损是指两相互接触产生相对运动的摩擦表面之间的摩擦将产生组织机件运动的摩擦阻力,引起机械能量的消耗并转化而放出热量,使机械产生磨损。

据估计,世界上的能源消耗中约有1/3~1/2是由于摩擦和磨损造成的,一般机械设备中约有80%的零件因磨损而失效报废。摩擦是不可避免的自然现象,磨损是摩擦的必然结果,二者均发生于材料表面。磨损是一种微观和动态的过程,在这一过程中,零件不仅发生外形和尺寸的变化,而且会发生其他各种物理、化学和机械的变化。

通常将磨损分为黏着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损种和微动磨损五种形式。机械磨损是指机械设备在工作过程中,因机件间不断地摩擦或因介质的冲刷,其摩擦表面逐渐产生磨损,因此引起机件几何形状改变,强度降低,破坏了机械的正常工作条件,使机器丧失了原有的精度和功能,这称为机械磨损。

机械磨损的磨损形式:

1、黏着磨损

两摩擦表面接触时,由于表面不平,发生的是点接触,在相对滑动和一定载荷作用下,在接触点发生塑性变形或剪切,使其表面膜破裂,摩擦表面温度升高,严重时表面金属会软化或熔化,此时,接触点产生黏着,然后出现黏着一剪断一再黏着一再剪断的循环过程,这就形成黏着磨损。

根据黏着程度的不同,黏着磨损的类型也不同。若剪切发生在黏着结合面上,表面转移的材料极轻微,则称轻微磨损,如缸套一活塞环的正常磨损;当剪切发生在软金属浅层里面,转移到硬金属表面上,称为涂抹;如重载蜗轮副的蜗杆的磨损。若剪切发生在软金属接近表面的地方,硬表面可能被划伤,称为擦伤;如滑动轴承的轴瓦与轴摩擦的拉伤;当剪切发生在摩擦副一方或两方金属较深的地方,称为撕脱,如滑动轴承的轴瓦与轴的焊合层在较深部位剪断时就是撕脱;若摩擦副之间咬死,不能相对运动,则称为咬死,如滑动轴承在油膜严重破坏的条件下,过热、表面流动、刮伤和撕脱不断发生时,又存在尺寸较大的异物硬粒部分嵌入在合金层中,则此异物与轴摩擦生热。上述两种作用叠加在一起,使接触面黏附力急剧增加,造成轴与滑动轴承抱合在一起,不能转动,相互咬死。

2、磨料磨损

由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触,或者在两个摩擦面之间存在着硬的颗粒,或者这个颗粒嵌入两个摩擦面的一个面里,在发生相对运动后,使两个表面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损称为磨料磨损。在农业、冶金、矿山、建筑、工程和运输等机械中许多零件与泥沙、矿物、铁屑、灰渣等直接摩擦,都会发生不同形式的磨料磨损。据统计,因磨料磨损而造成的损失,占整个工业范围内磨损损失的50%左右。

由于产生的条件有很大不同,磨料磨损一般可以分为如下三种类型:

(1)冶金机械的许多构件直接与灰渣、铁屑、矿石颗粒相接触,这些颗粒的硬度一般都很高,并且具有锐利的棱角,当以一定的压力或冲击力作用到金属表面上时,便会从零表层凿下金属屑。这种磨损形式称为凿削磨料磨损。

(2)当磨料以很大压力作用于金属表面时(如破碎机工作时,矿石作用于颚板),在接触点引起很大压应力,对韧性材料则引起变形和疲劳,对脆性材料则引起碎裂和剥落,从而引起表面的损伤,粗大颗粒的磨料进入摩擦副中的情况也与此相类似。零件产生这种磨损情况的条件是作用在磨料破碎点上的压应力必须大于此磨料的抗压强度。而许多磨料(如砂、石、铁屑)的抗压强度是较高的。因此把这种磨损称为高应力碾碎式磨料磨损。

(3)磨料以某种速度较自由地运动,并与摩擦表面相接触。磨料的摩擦表面的法向作用力甚小,如气(液)流携带磨料在工作表面作相对运动时,零件表面被擦伤,这种磨损称为低应力磨损。如烧结机用的抽风机叶轮、矿山用泥浆泵叶轮等的磨损都属于低应力磨料磨损。

3、疲劳磨损

摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形,导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的磨损称为疲劳磨损。如滚动轴承的滚动体表面、齿轮轮齿节圆附近、钢轨与轮箍接触表面等,常常出现小麻点或痘斑状凹坑,就是疲劳磨损所形成。

机件出现疲劳斑点之后,虽然设备可以运行,但是机械的振动和噪声会急剧增加,精度大幅度下降,设备失去原有的工作性能。所生产的产品的质量下降,机件的寿命也要迅速缩短。

出现疲劳磨损的主要原因是在滚动摩擦面上,两摩擦面接触的地方产生了接触应力,表层发生弹性变形。在表层内部产生了较大的切应力(这个薄弱区域最易产生裂纹)。由于接触应力的反复作用,在达到一定次数后,其表层内部的薄弱区开始产生裂纹,届时,在表层外部也因接触应力的反复作用而产生塑性变形,材料表面硬化,最后产生裂纹。是在材料的表面一层产生了裂纹。因为最大切应力与压应力的方向呈45°角,裂纹也都是与表面呈45°角。在裂纹形成的两个新表面之间,由于润滑油的楔入,使裂纹内壁产生巨大的内压力,迫使裂纹加深并扩展,这种裂纹的扩展延伸,就造成了麻点剥落。由此可见,接触应力才是导致疲劳磨损的主要原因。降低接触应力,就能增加抵抗疲劳磨损的强度。当然改变材质也可以提高疲劳强度。润滑剂对降低接触应力有重要作用,高黏度的油不易从摩擦面挤掉,有助于接触区域压力的均匀分布,从而降低了最高接触应力值。当摩擦面有充分的油量时,油膜可以吸收一部分冲击能量,从而降低了冲击载荷产生的接触应力值。

4、腐蚀磨损

在摩擦过程中,金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应,使腐蚀和磨损共同作用而导致零件表面物质的损失,这种现象称为腐蚀磨损。

腐蚀磨损可分为氧化磨损和腐蚀介质磨损。大多数金属表面都有一层极薄的氧化膜,若氧化膜是脆性的或氧化速度小于磨损速度,则在摩擦过程中极易被磨掉,然后又产生新的氧化膜,然后又被磨掉,在氧化膜不断产生和磨掉的过程中,零件表面产生物质损失,此即为氧化磨损,但氧化磨损速度一般较小。当周围介质中存在着腐蚀物质时,例如润滑油中的酸度过高等,零件的腐蚀速度就会很快。和氧化磨损一样,腐蚀产物在零件表面生成,又在磨损表面磨去,如此反复交替进行而带来比氧化磨损高得多的物质损失,由此称为腐蚀介质磨损。这种化学一机械的复合形式的磨损过程,对一般耐磨材料同样有着很大破坏作用。

5、微动磨损

两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。它产生于相对静止的接合零件上,因而往往易被忽视。微动磨损的最大特点是在外界变动载荷作用下,产生振幅很小(小于100μm,一般为2~20μm)的相对运动,由此发生摩擦磨损。例如在键连接处、过盈配合处、螺栓连接处、铆钉连接接头处等结合上产生的磨损。微动磨损使配合精度下降,使配合部件紧度下降甚至松动,连接件松动乃至分离,严重者引起事故。也易引起应力集中,导致连接件疲劳断裂。

机械设备零件加工

机械加工设备分很多种类:

1、机加工厂常见的j机器设备有(按加工方式分):车削--车床,铣削---铣床,刨---刨床(插---插床),钻

锪(

huò

)铰孔---钻床,镗----镗床,拉削---拉床,磨削---磨床,抛光--抛光机。以上各类设备又基本可以细分,车床有普车和数车,刨床有龙门刨、牛头刨和插床,钻床可分为台式、立式、摇臂式,等等。多功能集成的CNC加工中心,通过自身不同刀具自动交换,零件装夹后便能一次完成钻、镗、铣、锪、攻丝等多种工序加工。

2、钣金加工也是机械中一个大类,有冲床(普冲、数控冲床)、折弯机、激光切割机、等离子切割机等等。

3、模具加工用到除了上面提到的车铣钻镗床、加工中心外,还有各类磨床(坐标磨,光曲磨,无心磨,小平磨,大平磨,内外圆磨床),电火花(线切割)设备,锯床,激光打标机等等。

4、机加前期和后期处理的设备还有:热处理设备、油漆、电镀设备等等。

5、各行业都有侧重点,比如汽车行业有四大工艺:冲压、焊装、涂装、总装。车间的话冲床、焊机、涂装线就是必备的。看发展情况通常也配备或大或小的模具车间。

PS:以后如果操机的话,一般要求对数控机床尤其加工中心多了解,积累足够经验后可往上的职业通道走。如果你以后准备从事机械研发设计的话,在学习阶段就最好也能实地接触到这些设备,对于大学哪怕是研究生毕业以后,如果要想把机械的底子打牢的话,在各车间轮岗实习都是很有必要的,因为无论是从事机械工艺还是做设计研发的都应该对机械设备加工能力有较深了解,需要一线积累一些书上学不到的知识和经验。机械行业是靠双手做出来的。

机械设备的腐蚀疲劳研究

谈到金属疲劳,大家一定觉得很奇怪,难道金属也会疲劳吗?会的。它跟人一样,超过了一定限度,就会疲劳。

我们不妨用铁丝做个实验,如果直着去拉,那是很难折断的,但要是反复弯折,就很容易弄断了。这说明,像钢铁这样的金属,在反复变化的外力作用下,它的强度要比在不变外力作用下小得多。人们便把这种现象叫做金属疲劳。

金属虽然像人一样会发生疲劳,但却同人的疲劳有着本质的区别;人疲劳后,经过一定的休息就可以恢复,而金属疲劳则永远不能恢复,因而造成许多恶性破坏事故,如轮船沉没,飞机坠毁,桥梁倒塌等。据估计,在现代机器设备中,有80%——90%的零部件的损坏,都是由金属疲劳造成的。因为金属部件所受的外力超过一定限度,在材料内部抵抗最弱的地方,会出现人眼察觉不到的裂纹。如果部件所受外力不变,微小的裂纹就不会发展,材料也不易损坏。如果部件所受的是一种方向或大小经常重复变化的外力,金属材料内部的微小裂纹就会时而张开,时而相压,时而互相研磨,使裂纹扩大和发展。当裂纹扩大到一定程度,金属材料被削弱到不再能承担外力时,只要有一点偶然的冲击,零部件就会发生断裂。金属疲劳造成的破坏往往都是突如其来,没有明显的迹象让人察觉。

金属“疲劳”一词,最早是由法国学者J·V.彭赛提出来的。但对金属疲劳进行研究的,则是德国科学家A·沃勒,他在19世纪50年代就发现了表现金属疲劳特性的S——N曲线,并提出了疲劳极限的概念。尽管对金属疲劳的研究已经有100多年了,作为综合性的应用学科,已经从物理学中的固体力学和金属物理学领域中分离出来,但许多问题仍没有得到解决。

人们对金属疲劳问题仍在不懈地探索着。其中人们最为关注的,是如何对现代化工业设备采取预防和保护措施,防患于未然。选择具有较高抗疲劳性能的材料、防止应力集中、合理布局结构、提高构件表面加工质量和采用一些新技术和新工艺等。

再就是从理论上探讨金属疲劳造成破坏的原理是什么。在这方面,科学家们进行了各种各样的分析和研究。在疲劳破坏机理的研究中,就有人提出循环软化、滑移、错位、空洞合并和拉链等说法;在疲劳积累损伤方面,目前已建立了几十种损伤理论,包括线性理论、修正理论经验公式和半经验公式等;在疲劳裂纹扩展方面,已提出了几十个裂纹扩展公式。但这些观点和实验方法,都具有很大的局限性和片面性,还需科学家们付出更大的辛劳和努力。

金属疲劳问题是现代工业面临的大敌,如不及时解决,将会遗患无穷。现在世界各国的科学家都在进行不懈的努力,力图克服这个领域中的种种疑难。相信在不远的将来,这方面的研究会有重大的突破。

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