腐蚀磨损概述.
锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防
54中国航班设备与制造Equipment and ManufacturingCHINA FLIGHTS锅炉结焦、腐蚀和磨损的原因、危害和预防
张弘权 韩长龙|国家能源集团吉林龙华长春热电一厂
摘要:锅炉的结焦、腐蚀、和磨损对锅炉设备的安全与稳定运行有着极其严重的危害,它们形成的原因很多,必须根据其形成原因进行预防,以减少对锅炉设备的危害,保证发电机组的安全与稳定运行。关键词:锅炉;结焦;腐蚀;磨损1 锅炉结焦所有固体燃料都有一定的灰分。燃煤灰分的熔点有高有低,熔点较低的煤容易结焦。对于煤粉锅炉来说,火焰中心的区域温度很高,灰粒一般呈现融化或软化状态。当采用固态排渣方式,如果灰粒在接触路墙、水冷壁、炉膛出口受热面和落入冷灰斗之前没有充分冷却,就会粘附在这些地方而形成灰渣,从而使成渣地区或受热面的温度升高。由此形成了一个自然加剧的恶性循环结焦过程。形成锅炉结焦的原因很多,大致有以下几个方面:1.1 灰的性质灰的熔点越高,则越不容易结焦;反之,熔点越低,越容易结焦。灰的组成很复杂。灰的熔点与灰的化学成分及周围的介质有关,灰的化学成分及其成分的含量比列决定灰熔点的高低,灰的熔点比其混合物中最低熔点还要低。1.2 周围介质成分对结焦的影响燃烧过程中,由于供风不足或燃料与空气的混合不良,使使燃烧达不到完全燃烧,未完全燃烧将产生还原性气体,灰的熔点就会大大降低。1.3 运行操作不当由于燃烧调整不当,使炉膛火焰发生偏斜或一、二次风配合不合理,一次风速过高,煤粒没有完全燃烧而在高温软化状态下粘附在受热面上继续燃烧,而形成了恶性循环。1.4 炉膛容积热负荷过大由于炉膛设计不合理,或锅炉不适当的超出力,而造成炉膛容积热负荷过大,使炉膛温度过高,灰粒到达水冷壁壁面和炉膛出口时还不能得到足够的冷却,从而造成结焦。1.5 吹灰、除焦不及时当炉膛受热面积灰、结焦过多,清理不及时都会造成受热面壁温升高,从而使受热面产生严重结焦。结焦会对锅炉产生如下的危害:A.结焦会引起汽温偏高。在炉膛大面积结焦时,会使炉膛吸热量大大减少,炉膛出口烟气温度偏高,使过热器传热强化,造成过热汽温偏高,并使过热器管壁超温。B.破坏水循环。炉膛产生局部结焦后,使结焦部位水冷壁吸热量减少,循环流速下降。严重时会使循环停滞,而造成水冷壁爆管事故。C.增加排烟热损失。由于结焦使炉膛出口温度升高,造成排烟温度升高,从而增加了排烟热损失,降低了锅炉热效率。D.降低锅炉出力。炉膛结焦严重还会造成锅炉出力下降。为了防止结焦,在运行上要合理调整燃烧,使炉内火焰分布均匀,火焰中心保持适当位置;发现积灰和结焦应及时清除,尽量保证锅炉在正常负荷下运行,避免超出力;在锅炉检修上保证喷燃器安装的正确;检修后锅炉严密性较好,对锅炉设备不合理的地方进行改进,以防结焦。2 锅炉受热面的腐蚀锅炉受热面的腐蚀一般发生在承压受热管子的外部、内部和低温受热面的烟气侧。2.1 锅炉承压受热管子的内部腐蚀现代大容量锅炉承压部件的内部腐蚀主要是垢下腐蚀,多发生在水冷壁管内,垢下腐蚀一般发生在管子焊缝附近和容易沉积水垢或铁垢的地方,这些地方管内留有毛孔,因此会在这些地方积聚水渣和铁垢,这样随之带来了一种电化学过程的垢下腐蚀。这种腐蚀使管子金属产生腐蚀坑,从而使承压管子管壁减薄,而发生漏泻或爆破。或者由于结垢而使管子传热恶化,发生超温损坏。为了防止内部腐蚀,需注意下列工作:(1)注意检查水冷壁承压受热管子的焊缝是否向火侧有氧化皮生成,将有氧化皮生成的管子割下,检查内部是否有垢下腐蚀,并设法消除缺陷。(2)对新炉和新焊接的管子,应保证焊口质量(3)设法减少给水中氧和二氧化碳含量及含铁量和含铜量。(4)保证适当的给水和炉水PH值。2.2锅炉承压受热管子的外部腐蚀在高参数大容量电站锅炉的水冷壁、过热器管子上产生的外部腐蚀一般称为高温腐蚀。高温腐蚀多发生在过(再)热器管和液态排渣煤粉炉水冷壁管上。近年来,一些高温高压腐蚀会使承压管的管壁减薄,而发生泄漏和爆破,也是直接威胁电厂锅炉安全运行的因素之一。2.2.1 高温腐蚀机理锅炉承压受热管的烟气侧高温腐蚀是一个较为复杂的物理化学过程,目前对腐蚀机理的说法还不尽统一。燃煤锅炉高温腐蚀一般有两种类型:(1)硫酸盐型腐蚀:其腐蚀过程是当受热面形成一层薄的三氧化二铁和极细的灰粒污染层。在高温火焰作用下升华的碱性金属氧化物冷凝在管壁灰粒污染层上,如果周围有三氧化硫则会发生反应生成硫酸盐,由于硫酸盐层增加,热阻加大,表面温度升高并开始发粘、熔化并粘结飞灰,形成疏松的渣层;硫酸盐在熔化时会放出三氧化硫,放出的三氧化硫及烟气中三氧化硫会通过疏松的渣层向内扩散,而使管壁的铁锈破坏,从而使管壁金属耗损。当运行中这层灰渣层脱落后重新出现前述反应,继续使管壁受到腐蚀。(2)硫化物腐蚀:其腐蚀过程是燃料中黄铁矿随灰粒和未燃烬的煤粉一起粘到管壁上,受热分解出游离状态的硫和硫化亚铁或者壁面附近有硫化氢和二氧化硫时也能生成游离态硫。在还原性气体中游离态硫可单独存在,当管壁温度高达350度时游离态硫和铁会生成硫化亚铁而受到腐蚀。由此可见,高温腐蚀与燃煤含硫量,以及还原性气体等条件有关。2.2.2 防止高温腐蚀的措施(1)提高金属的抗腐蚀能力如采用耐腐蚀的高合金钢、渗铝钢管、管外敷设碳化硅涂料等。(2)在炉内创造良好的燃烧条件,保证燃料迅速着火,及时燃烬,特别是防止一次风冲刷壁面,使未燃烬煤粉尽可能不在结煤粉尽可能不在结渣面上停留。合理配风,防止壁面附近出现还原性气体等。2.3 低温受热面烟气侧腐蚀低温腐蚀常出现在空气预热器的冷端,以及给水温度低的省煤器中。在受热面的温度低于烟气的露点时,烟气中的水蒸汽和硫燃烧后行成的三氧化硫结合成的硫酸会凝结在受热面上,严重地腐蚀受热面。烟气中的水蒸汽露点比空气中的水蒸汽露点要高,烟气中的水蒸汽露点在25-50摄氏度之间,如果只考虑水蒸气露点受热面上结露可能性就较小,但烟气中的硫酸蒸汽即使含量很少,烟气露点也会提高很多,如果低温受热面的金属壁温低于硫酸气的露点,便会在低温受热面上结露,从而造成低温受热面的腐蚀。(下转第56页)
磨损的定义是什么(精)
磨损的定义是什么?
1.磨粒磨损
由于摩擦表面的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒,对摩擦表面起到切削或刮擦作用,从而引起表层材料脱落的现象,称为魔粒磨损。这种磨损是最常见的一种磨损方式,应想办法减轻这种磨损发生。为减轻磨粒磨损,除加入好的润滑油,还应当合理选择摩擦副的材料,降低表面的粗糙度值以及加装防护密度装置等。
2.黏着磨损
当摩擦副受到较大压力作用时,由于表面不平,其顶峰接触点受到高压力作用而产生弹、塑性变形,附在摩擦表面的吸附膜破裂、温升后使金屑的顶峰塑性面牢固地黏着并熔焊在一起,形成冷焊结点。在摩擦表面相对滑动时,材料便从一个表面转移到另一个表面,成为表面凸起,促使摩擦表面进一步磨损。这种由于黏着作用引起的磨损,称为黏着磨损。
黏着磨损按程度不同分为五级:轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。如汽缸与活塞环、曲轴与轴瓦、轮齿合表面等,皆可能出现不同黏着程度的磨损。涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合,往往发生于高速、重载的场合。
合理低选择配对材料,采用表面处理(如表面热处理、喷镀、化学处理等),限制摩擦表面的温度,控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等,都可以减轻黏着磨损。
3.疲劳磨损
疲劳磨损(点蚀)两摩擦表面为点或线接触时.由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用,则在其反复作用下,表层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接,表层金属脱落,形成许多月纠‘形的浅坑,这种现象称为疲劳磨损,也称点蚀。
合理地选择材料及材料的硬度(硬度高则抗疲劳磨损能力强)。选择黏度高的润滑油,加入极压添加剂及减小摩擦面的粗糙度值等,可以提高抗疲劳磨损的能力。
4腐蚀磨损在摩擦过程中.摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象.称为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。腐蚀也可以在没有摩擦的条件下形成,这种情况常发生于钢铁类零件.如化工管道、泵类零件、柴油机缸套等。应该指出的是,实际卜大多数磨损是以上述两种磨损形式的复合形式出现的。
引起腐蚀性磨损的原因及预防措施
;毅专 毒发E 引起腐蚀性磨损的原因及预防措施 通辽市钱家店镇农机站 杨再坡 随着农村经济体制改革的不断深入和家 庭联产承包责任制的长期实行,为农村经济的 腾飞开辟了广阔的空间,为农机化发展注入了 新的活力。现农用小四轮拖拉机的保有量逐年 上升,但由于种种原因,小四轮拖拉机的技术 状况不容乐观,发动机燃烧室密封性能的降 低,对动力性和经济性影响很大。 导致燃烧室密封性能降低的原因有装配 质量方面,但更多的则是因磨损而引起。造成 磨损的诸多因素中,人们较多地注意机械磨 损,对腐蚀磨损注意较少。由于农村条件的限 制,加之农田作业季节性使用中的不良习惯, 腐蚀性磨损已成为农用小型拖拉机燃烧室密 封性能降低的重要原因之一。 1腐蚀性磨损 由于相互摩擦表面在腐蚀性气体或液体 环境中工作时发生化学反应所致,在零件表面 生成的化学反应膜,通常与基体金属结合不 牢,当运动零件相互摩擦时,化学反应膜受剪 切作用与基体分离,造成气缸、活塞、轴及轴瓦 等零件腐蚀性磨损。腐蚀性物质主要来自以下 几个方面: 1.1 燃油 燃油中含有有机酸和无机酸,燃油中的有 机酸主要是环烷酸。环烷酸易溶于油,能与铁、 铅、锡和铜等金属作用生成相应的环烷盐,有 腐蚀作用。燃油中的无机酸主要是硫酸。石油 炼制的半成品含有非烃化合物,如硫化氢、氧 化物等。由于浓硫酸对这些非烃化合物有较强 的溶解作用,平常所用柴油均先用硫酸处理, 再用碱中和。中和后的柴油中仍残留有微量的 硫酸。柴油机着火前,柴油携带着有机酸和无 ・40・ 机酸喷入燃烧室,冲刷气缸、活塞,并渗入润滑 油,造成腐蚀。 1.2燃油燃烧时的生成物 燃油的主要成分是碳和氢构成的烷烃、环 烷烃、芳香烃和烯烃,次要成分是含氧、硫和氮 的化合物。其中烃类燃烧生成H 0、CO 和 CO等;氮的化合物燃烧生成NO和NO。;硫 的化合物,如硫醇、硫醚和环状硫化物等,它们 随燃油燃烧时生成SO 、SO。、和H。s等;含氧 化合物燃烧时生成醋酸等。这些生成物中的大 部分,在高温高压条件下具有较强的腐蚀性。 同时CO:、NO:、SO:、和H:S等物质与水反应 生成酸溶液后,则有更强的腐蚀性。 1.3 来自润滑油 润滑油中含有有机酸和无机酸。有机酸中 的一部分是油品成分所固有的,另一部分则是 长期贮存和使用中被氧化而生成的。润滑油中 的无机酸是油品炼制过程中经酸洗和中和后 残留在油中的硫酸,或使用过程中燃料燃烧产 物进入曲轴箱与水反应生成的H CO。、HNo。 和H。S等。这些低分子有机酸和无机酸易溶 于润滑油中的水,形成水溶液增强了腐蚀性。 另外为提高柴油机的抗氧性,在其中加入了含 硫抗氧添加剂,如硫化烷基酚钡和硫化萜烯 等,这些含硫物质也具有一定的腐蚀性。 1.4 来自大气 大气中的二氧化碳、二氧化硫和硫化氢等 气体与水蒸气作用形成相应的酸,吸附于气 缸、活塞及活塞环的表面,腐蚀零件。在小型拖 拉机长期停放期间,这种腐蚀更为明显。 2 为了缓减腐蚀磨损,在使用和保养小型拖 拉机过程中,应注意如下几点 瘸耪缴鄹擘瓣 麟
机械设计基础学习机械摩擦与磨损的基本知识
机械设计基础学习机械摩擦与磨损的基本知识
机械摩擦与磨损是机械工程中一个重要的领域,对于机械设计和使用具有重要的意义。本文将介绍机械摩擦与磨损的基本知识,包括摩擦力的起因、磨损类型和磨损的影响因素等内容。
一、摩擦力的起因
机械摩擦力是机械系统中两个接触面之间相对运动所产生的力。摩擦力的起因是由于两个接触面间的微小凹凸不平均对接触面的横截面积产生作用,通过接触面间的锁紧效应,使两接触面产生相对运动。当两接触面之间产生相对滑动时,摩擦力就会产生。摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力,分别表示在相对静止和相对运动状态下的摩擦力大小。
二、磨损类型
机械磨损是指两个接触表面之间的物质互相摩擦而导致表面物质的剥蚀,产生表面形状和尺寸发生变化的现象。磨损类型主要包括磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
1. 磨损是机械摩擦中最常见且最基本的磨损形式。磨损分为表面磨损和内部磨损两种形式。表面磨损又可细分为磨粒磨损、划痕磨损和疲劳磨损三种形式。 2. 疲劳磨损是机械元件在交变载荷或循环应力作用下发生的磨损形式。这种磨损是由于表面微小裂纹在交变载荷作用下不断扩展而导致的。
3. 腐蚀磨损是指接触表面在介质的腐蚀作用下发生的磨损。介质可导致金属表面的腐蚀,并随着运动而进一步加快磨损的发生。
三、磨损的影响因素
磨损的发生受到多个因素的影响,其中包括材料的物理和化学性质、工作条件和润滑状态等。
1. 材料的物理和化学性质是磨损发生的基础因素。硬度、韧性、拉伸强度和断裂韧度等物理性质会直接影响磨损的程度和形式。材料的化学稳定性和表面涂层等因素也会影响材料的磨损性能。
2. 工作条件是磨损发生的外部因素。工作温度、载荷大小、相对运动速度和运动轨迹等工作条件都会对磨损产生影响。
3. 润滑状态是磨损发生的重要因素。润滑剂的使用和润滑液的性质都会影响接触表面的摩擦与磨损行为。
四、磨损的预防与控制
为了减少机械摩擦与磨损的发生,需要采取相应的预防和控制措施。
腐蚀与磨损分析方法
钢的腐蚀磨损失效及其分析方法
郑文龙
上海材料研究所
机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会
1 1、 钢的腐蚀失效
腐蚀的破坏性遍及国民经济和国防建设的各个部门,从日常生活、仓库储存、交通运输、通信、建筑、机械、化工、冶金、国防等,凡是使用金属材料的地方就有各种各样的腐蚀问题存在,而工业生产中,腐蚀问题尤为严重。腐蚀使完好的金属构件失效而最终导致设备的报废,甚至造成重大的伤亡事故,危害极大。因此,它已引起各国政府有关部门的日益不安和重视。
1937年由壳牌公司(The Shell Company)在布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上,有如下的一块展牌:
当你读此展牌时760公斤铁已被腐蚀掉
即当你用不到5秒钟的时间来读这块牌时,将近一吨的铁变为废物。据统计,每年由于腐蚀造成的金属损失在一亿吨以上,占世界金属总产量的20-40%。
金属与环境介质之间的化学或电化学作用,而引起变质和破坏,这个过程称为金属的腐蚀,其中包括上述因素与机械或生物等因素的共同作用。在大多数情况下,腐蚀是具有破坏性的,它不仅使金属材料遭到破坏,有进甚至危及生命。
腐蚀在经济上造成的损失是巨大的,自1922年英国Hadfid发表文章指出钢铁由于生锈(包括防蚀和因腐蚀而更换的材料费在内)全世界一年损失额超过15亿美元,1975年的年腐蚀损失为700亿美元以来,许多国家的腐蚀工作者都在做这方面的调查工作。特别是Hoar委员会,表1-1列出了世界有关国家对因腐蚀而造成经济损失统计。从这统计数字看出,每年因腐蚀造成的损失总额达国民经济总收入(G、N、P)的1~4%,相当于全球人均40美元至50美元。同时,从一个国家(如美国)不同年份统计的结果来看,腐蚀损失额还在不断地增加。目前我国每年腐蚀掉的钢材超过500万吨。
以上这些估计不包括无法计算、且通常数目很大的间接损失。这些间接损失来源于装置的损坏、爆炸及停产、产品的损失且环境的污染,甚至生命安全。例如:1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船,因腐蚀性破坏而突然沉没,1974年日本沿海地区一石油化工厂的贮罐因腐蚀损坏,大量重油流出海面,造成这一地区的严重污染。世界上最大的石油钻井平台之一(由挪威制造)—亚历山大·基兰号,用于英国北海海洋石油钻采时,由于导管架处的一个圆洞为起源,在海水及海洋波浪载荷的共同作用下,发生腐蚀疲劳断裂,于1980年完全沉没,平台上的123个人员死亡,影响极大。 2
腐蚀的原因
有资料显示,腐蚀的原因大概有下列几种:
1、氧的浓差电池作用。由于氧有夺取电子的能力,且水面的氧较水下的氧多,故近水面部分的金属得到电子成为阴极,而水中部分的金属失去电子成为阳极而发生腐蚀。腐蚀发生后,缝隙或缺口处的氧多,而底部氧少,从而底部继续腐蚀,最后成为锈坑或锈穿。
2、两种不同金属或钢种的腐蚀。在海水中,两种不同成分的金属接触时,电势较低的金属成为阳极发生腐蚀,例如铆钉和焊缝处容易锈蚀,原因即于此。
3、氧化皮引起的腐蚀。由于氧化皮的电极电位比钢铁的高0.26V,所以成为阴极,而钢铁本身成为阳极发生腐蚀。
4、涂膜下的腐蚀。由于实际上涂膜表面有微孔存在,所以海水仍可缓慢穿过涂膜产生电化学腐蚀。此时,含涂膜的部分成为阴极,不含涂膜的部分成为阳极而发生腐蚀,生成FeO和H2气,进一步变成Fe3O4和Fe2O3,由于Fe3O4和Fe2O3的体积比Fe大得多,所以使涂膜鼓起破坏。在涂膜未损坏或失效时,这一过程是缓慢的。
涂漆前未除尽的氧化皮、锈蚀物、污物、水分、盐类等,在涂膜下加速进程,破坏涂膜。涂装时漏涂等施工缺陷也会加速腐蚀进程,从而过早破坏涂膜。涂膜损坏后,将产生前述各种腐蚀,这种腐蚀速度比未涂漆时更快。
5、生物腐蚀 生物腐蚀是由海洋生物的船底附着引起的,这种腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种。由于海洋生物在船底的附着,破坏了漆膜,造成钢板局部电化学腐蚀;由于微生物的新陈代谢作用,分泌出具有侵蚀性的产物如CO2、NH4OH、H2S等以及其他有机酸和无机酸引起钢板的腐蚀作用等。
6、化学腐蚀 化学腐蚀的特点是:腐蚀反应产物是直接地参与反应的金属,在表面区域生成,无电流产生。一般分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀两大类。例如钢铁在高温蒸汽中产生的氧化皮,在有机液体中浸泡的破坏等。
7、水中PH值的影响 从金属的腐蚀理论来讲,在强酸溶液中4以下,金属的腐蚀速度加剧,在PH4~9之间腐蚀速度与PH值无关,在强碱条件下即PH10~14之间,腐蚀速度迅速降低。可实践证明:杀菌用水、冷却用水呈碱性或弱酸性,锈蚀反应也易发生。
什么是磨损,有哪些物品容易发生磨损?
什么是磨损,有哪些物品容易发生磨损?
磨损是指物体在相互摩擦或运动中,由于相互之间的接触而产生的表面物质的破坏和损失。在日常生活中,我们经常会遇到各种物品出现磨损的情况,它们的磨损程度不同,原因也不尽相同。本文将从几个方面解释磨损的概念,并列举一些容易发生磨损的物品。
一、摩擦磨损
摩擦磨损是指两个物体相互接触,因为摩擦力的作用,其中一个或双方物体的表面发生磨损。摩擦磨损是最常见的一种磨损形式,它的发生主要受到物体表面的粗糙程度和物体间压力的影响。车轮和道路之间的摩擦磨损是一个常见的例子,长时间的行驶会使车轮的胎面磨损严重。
1. 摩擦磨损的原因
摩擦磨损的原因主要有两个:一是接触面的材料硬度差异引起的不匹配,例如金属与金属之间的摩擦磨损;二是物体之间的粘附力引起的磨损,例如液体摩擦磨损中的黏附磨损。
2. 摩擦磨损的影响
摩擦磨损不仅会损耗物体的表面材料,还会产生摩擦热,造成能量的消耗和机械性能的下降。此外,摩擦磨损还会产生颗粒物质,进一步加剧磨损的程度。
二、腐蚀磨损
腐蚀磨损是指物体在化学环境中受到腐蚀作用而产生的表面磨损现象。腐蚀磨损往往是由于物体表面与化学物质的相互作用而引起的,其特点是破坏性大,速度快。
1. 腐蚀磨损的原因
腐蚀磨损的原因主要是物体表面受到腐蚀性介质的侵蚀,导致物体表面的材料被溶解、脱落或形成新的化合物。例如,金属器皿在接触酸性食物时容易发生腐蚀磨损。
2. 腐蚀磨损的影响
腐蚀磨损对物体的影响往往是不可逆的,一旦发生腐蚀磨损,物体的材料性能将会受到严重破坏,甚至失去使用价值。此外,腐蚀磨损还会降低物体的耐久性和寿命。
三、疲劳磨损
疲劳磨损是指物体在长期重复应力加载的情况下,由于材料的疲劳失效而导致的表面磨损现象。疲劳磨损是一种慢性磨损形式,其破坏过程通常是渐进的。
1. 疲劳磨损的原因
疲劳磨损的原因主要是物体在受到长期重复应力加载时,材料会发生微裂纹的生成和扩展。一旦裂纹达到一定长度,就会引起表面的剥落和磨损。
机械零件的磨损 - 腐蚀磨损
机械零件的磨损 - 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,引起金属表面的腐蚀剥落,这种现象称为腐蚀磨损。它是与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成的一种机械化学磨损。因此,腐蚀磨损的机理与前述三种磨损的机理不同。
腐蚀磨损是一种极为复杂的磨损过程,经常发生在高温或潮湿的环境下,更容易发生在有酸、碱、盐等特殊介质的条件下。
按腐蚀介质的不同类型,腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损两大类。
1.氧化磨损
我们知道,除金、铂等少数金属外,大多数金属表面都被氧化膜覆盖着。若在摩擦过程中,氧化膜被磨掉,摩擦表面与氧化介质反应速度很快,立即又形成新的氧化膜,然后又被磨掉,这种氧化膜不断被磨掉又反复形成的过程,就是氧化磨损。
氧化磨损的产生必须同时具备以下条件:一是摩擦表面要能够发生氧化,而且氧化膜生成速度大于其磨损破坏速度;二是氧化膜与摩擦表面的结合强度大于摩擦表面承受的切应力;三是氧化膜厚度大于摩擦表面破坏的深度。
在通常情况下,氧化磨损比其他磨损轻微得多。
减少或消除氧化磨损的对策主要有:
(1)控制氧化膜生长的速度与厚度在摩擦过程中,金属表面形成氧化物的速度要比非摩擦时快得多。在常温下,金属表面形成的氧化膜厚度非常小,例如铁的氧化膜厚度为1~3mm,铜的氧化膜厚度约为5mm。但是,氧化膜的生成速度随时间而变化。
(2)控制氧化膜的性质金属表面形成的氧化膜的性质对氧化磨损有重要影响。若氧化膜紧密、完整无孔,与金属表面基体结合牢固,则有利于防止金属表面氧化;若氧化膜本身性脆,与金属表面基体结合差,则容易被磨掉。例如铝的氧化膜是硬脆的,在无摩擦时,其保护作用大,但在摩擦时其保护作用很小。
低温下,铁的氧化物是紧密的,与基体结合牢固,但在高温下,随着厚度增大,内应力也增大,将导致膜层开裂、脱落。
(3)控制硬度 当金属表面氧化膜硬度远大于与其结合的基体金属的硬度时,在摩擦过程中,即使在小的载荷作用下,也易破碎和磨损;当两者相近时,在小载荷、小变形条件下,因两者变形相近,故氧化膜不易脱落;但若受大载荷作用而产生大变形时,氧化膜也易破碎。
磨耗腐蚀的形貌特征
磨耗腐蚀的形貌特征
磨耗和腐蚀是材料表面受到外部环境或其他材料作用而发生的变化,它们会导致材料表面的形貌特征发生变化。磨耗是由于材料表面与其他物体摩擦或磨擦而导致的表面逐渐损耗的过程,其形貌特征通常表现为表面的划痕、磨损、磨粒等。磨耗的形貌特征还可能包括表面的粗糙度增加、表面平整度下降等。腐蚀则是材料表面受到化学物质侵蚀而发生的变化,其形貌特征通常表现为表面的腐蚀坑、表面凹凸不平、表面颜色变化等。腐蚀还可能导致材料表面的失重和微观结构的改变。
从形貌特征的角度来看,磨耗和腐蚀都会导致材料表面的粗糙度增加,使原本光滑的表面变得不规则,甚至出现裂纹和坑洞。在金属材料上,磨耗会导致表面的金属屑产生,而腐蚀则会使金属表面出现锈迹或者化学沉积物。此外,磨耗和腐蚀还可能导致材料表面的尺寸变化,如尺寸缩小或者表面形貌的局部凸起。
总的来说,磨耗和腐蚀都会导致材料表面形貌特征的变化,包括粗糙度增加、表面损伤、尺寸变化等。这些形貌特征的变化不仅影响材料的外观美观,还可能影响材料的功能和性能,因此对磨耗和腐蚀的形貌特征进行研究和分析具有重要意义。科学有效地预防和控制磨耗和腐蚀,对于延长材料的使用寿命,提高材料的可靠性和安全性具有重要意义。
腐蚀与磨损
磨损腐蚀:在摩擦过程中伴有腐蚀作用的一种磨损。金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应,形成较易被磨损或剥离的腐蚀产物,在摩擦过程中腐蚀产物被剥离,暴露出的新的金属面又进入新的化学反应,如此交替出现腐蚀和磨损而使材料损失。腐蚀磨损的破坏作用大大超过单纯的腐蚀或磨损。一般金属洁净表面与空气接触后生成氧化膜,多数金属表面氧化膜的厚度为0.01微米。当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时,氧化和磨损尚不相互促进,膜层可起保护作用。当磨损速度超过氧化速度,腐蚀磨损便变得剧烈。但氧化膜又不宜过厚,否则易于脆性断裂,形成硬的氧化物磨粒,使磨损加速。腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关,相互关系极为复杂。如内燃机轴承在湿空气中容易生锈,在润滑剂中工作也常会出现腐蚀磨损。在特殊介质中工作的选矿机械和化工机械等的零件更常出现严重的腐蚀磨损。防止腐蚀磨损应从选材(如用不锈钢和耐蚀合金等)、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的润滑剂等入手。
腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中,表面材料与周围介质发生化学或电化学反应,并伴随机械作用而引起的材料损失现象,称为腐蚀磨损。腐蚀磨损通常是一种轻微磨损,但在一定条件下也可能转变为严重磨损。 常见的腐蚀磨损有氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损。
1.氧化磨损 除金、铂等少数金属外,大多数金属表面都被氧化膜覆盖着,纯净金属瞬间即与空气中的氧起反应而生成单分子层的氧化膜,且膜的厚度逐渐增长,增长的速度随时间以指数规律减小,当形成的氧化膜被磨掉以后,又很快形成新的氧化膜,可见氧化磨损是由氧化和机械磨损两个作用相继进行的过程。同时应指出的是,一般情况下氧化膜能使金属表面免于粘着,氧化磨损一般要比粘着磨损缓慢,因而可以说氧化磨损能起到保护摩擦副的作用。
2.特殊介质腐蚀磨损 在摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质发生化学腐蚀的情况下而产生的磨损,称为殊殊介质腐蚀磨损。其磨损机理与氧化磨损相似,但磨损率较大,磨损痕迹较深。金属表面也可能与某些特殊介质起作用而生成耐磨性较好的保护膜。 为了防止和减轻腐蚀磨损,可从表面处理工艺、润滑材料及添加剂的选择等方面采取措施。词条图册更多图册
