О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Практика предотвращения отказов насоса (Анализ поврежденных шламовых насосов в результате температурного напряжения) 

Вопрос:
Почему шламовый насос изнашивается быстрее, чем обычный? Что происходит с крышкой всасывающей стороны и что является причиной обширных трещин на поверхности?

Состояние сильно поврежденной всасывающей крышки
Рисунок 1. Состояние сильно поврежденной всасывающей крышки

Проблема:

Крышка всасывающей стороны шламового насоса, сделанная из антиабразивной высокохромистой стали HC600, подвергается чрезмерному износу, что уменьшает ее срок службы. Была предоставлена небольшая информация по условиям эксплуатации насоса, а также небольшая деталь, чтобы зафиксировать состояние остальных компонентов насоса.

Состояние возвращенной, сильно изношенной и покрытой большими трещинами крышки показано на рис. 1.

Что происходит?
Признаки сильного абразивного и динамического эрозионного износа, также как и температурной усталости или термического растрескивания можно спокойно рассмотреть в характере повреждений. Симптомы температурной усталости, происходящей за счет чрезмерного нагрева от трения, определяются наличием характерных пересекающихся волосяных трещин, "термического растрескивания", или "образованием трещин в поверхности", как показано на рисунке 2. Причина образования трещин такого рода исходит от наличия резких температурных градиентов, присутствующих за счет нагревания контакта в местах трения, что приводит к напряжениям в поверхности, и сопровождается большими контактными напряжениями и поверхностным температурным напряжением во время термического расширения. Потеря номинальных зазоров между крышкой и рабочим колесом, предположительно, произошла на более раннем этапе эксплуатации, что привело к трению контактных поверхностей и фрикционному нагреву. Похоже, что регулировочные болты корпуса насоса не были должным образом затянуты, либо имела место неправильная регулировка рабочего колеса, что привело его к контакту со всасывающей крышкой. На границе между поверхностями рабочего колеса и крышки повреждение быстро усугубилось, и во время контактного трения все это сопровождалось большим перегревом и тепловым растрескиванием. Увеличенное изображение износа и поверхности с тепловыми трещинами от температурной усталости показано на рисунке 2.

Крупный план обширного "термического растрескивания" характерного для температурной усталости.
Рисунок 2. Крупный план обширного "термического растрескивания" характерного для температурной усталости.

Считается, что источником обширного растрескивания крышки и ее ускоренного износа является локализованный нагрев поверхности. Эффект нагрева не только создает трещины от температурных усталостных напряжений, но также вносит температурный отпуск, приводящий к трансформационным изменениям микроструктуры и смягчению металла, что уменьшает общую жесткость и износостойкость высокохромистого железа и ведет к ускоренному и преждевременному повреждению, вызванному износом.

Металлографические исследования участка, имеющего изношенную и поврежденную поверхность, показали, что микроструктура прямо под разрушенной поверхностью содержит продукты преобразования и измененную структуру, подтверждающую воздействие повышенного нагрева в результате трения. Очевидно, что во время эксплуатации, вязкостного трения  было достаточно для того, чтобы нагреть всасывающую крышку, что привело к тепловому растрескиванию, показанному на рисунке 2. Во время рабочих циклов насоса, чередование нагрева и охлаждения в определенной точке, приводит к локализованному растрескиванию поверхности от температурной усталости.

Это также проявляется от абразивного и эрозионного характера трещин,  когда насос продолжает работать некоторое время после того, как термическое растрескивание уже имело место.

Заключительные комментарии для предотвращения отказов
Перекрестное растрескивание или "термическое растрескивание" в первую очередь связано с механической или температурной перегрузкой. Механические или температурные колебания напряжений начинают наблюдаться в виде тонких трещин на поверхности всасывающей крышки, которые могут продолжить расти, и привести к полному отказу насоса, если останутся не замеченными.

Поддержание регулировок рабочего колеса и обеспечение правильных зазоров необходимы для того, чтобы избежать вязкостного трения и чрезмерного температурного повреждения на контактных поверхностях. Следует избегать недостаточной или неправильной затяжки болтов после любых регулировок. Нельзя недооценивать проверку правильной затяжки болтов и проверку зазоров рабочего колеса, это поможет избежать  серьезных повреждений от температурных напряжений и контактного износа.
идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии