設(shè)備易損金屬配件分析

1、車間設(shè)備易損金屬配件分析劉明壯（中國石油化工股份有限公司滄州分公司 聚丙烯車間 061000）摘要：本文重點介紹了車間常用的金屬材料知識，結(jié)合聚丙烯車間，機泵、聚合釜、氣柜、壓縮機、換熱器、自動包裝系統(tǒng)等的簡單易損件材料分析、使用、繪圖、機加工的工作經(jīng)驗，進行整理和總結(jié)，熟悉常用金屬材料的性能、用途和設(shè)備簡單易損件的機加工過程，確保設(shè)備的安全運行和長周期運行，確保安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：易損件 金屬材料 安全運行 長周期運行 安全生產(chǎn)1鑄鐵1.1鑄鐵的概念鑄鐵是指含碳量大于2.11%，小于4.33的鐵碳合金。其強度、塑性、韌性較差，不能進行鍛造，但它具有優(yōu)良的鑄造性、減振性、切削加工等特點，并且制備

2、工藝簡單、價格低廉，因此得到較廣泛的應(yīng)用。（1）灰口鑄鐵HT：鑄鐵組織中的石墨形態(tài)呈片狀結(jié)晶。（2）可鍛鑄鐵KT：鑄鐵組織中的石墨形態(tài)呈固絮狀。（3）球墨鑄鐵QT：鑄鐵組織中的石墨形態(tài)呈球狀。1.2鑄鐵的特性及用途（1）鑄鐵具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，且生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，可以用來制造各種機器零件。（一般用于強度不高、低危行業(yè)）（2）灰口鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、消震性和缺口敏感性，主要用于制造各種強度要求不高和要求消震性的底座、機架、復雜的箱體、殼體和經(jīng)受磨擦的導軌等。（3）GB97667規(guī)定用“HT”表示灰口鑄鐵，后面兩數(shù)字分別表示其抗拉和抗彎強度。如HT20-40表示抗拉強

3、度和抗彎強度最低值為200MPa和400MPa。2普通碳素結(jié)構(gòu)鋼2.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的概念碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱為普碳鋼， 在國家標準碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T7002006中，按照碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強度的下限值將其分為四個級別，其鋼號對應(yīng)為Q195、Q215、Q235和Q275。（1）鋼號由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號組成。 （2）其中Q代表屈服強度，數(shù)字為屈服強度的下限值。 Q235(A3鋼)：表示屈服強度為235MPa，抗拉強度約375-460MPa（3）數(shù)字后面標注的字母A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量等級按順序依次增高（硫、磷質(zhì)量分數(shù)不同S0.055%；P0.045% ）A級鋼中硫、磷含量最高，D級鋼

4、中硫、磷含量最低。例：Q235A 、Q235B、 Q235C、Q235D。（4）表示脫氧方法符號 ，F(xiàn)代表沸騰鋼（不完全脫氧），b代表半鎮(zhèn)靜鋼，Z代表鎮(zhèn)靜鋼（完全脫氧，鎮(zhèn)靜鋼可不標符號）。2.2普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途（1）Q195、Q215、Q235A、Q235B塑性較好，有一定強度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等。（2）Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。（3）Q235、Q275強度較高，通常軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3.1優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的概念鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量 。以平均碳含量的萬分之幾表示。（1）低碳鋼（含碳量<0.25%）：8鋼、10鋼、15鋼、20

5、鋼、25鋼，其塑性好，易于拉拔、沖壓、擠壓、鍛造和焊接。（2）中碳鋼（含碳量為0.25%0.60% ）：30鋼、35鋼、40鋼、45鋼、50鋼、55鋼，因鋼中珠光體含量增多，其強度和硬度較前提高，淬火后的硬度可顯著增加。（一般用作易損機加工部件等）（3）高碳鋼（含碳量>0.60% ）：60鋼、65鋼、70鋼、75鋼，它們經(jīng)過淬火、回火后不僅強度、硬度提高，且彈性優(yōu)良，常用來制造小彈簧、發(fā)條、鋼絲繩、軋輥等。3.2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途（1）20鋼：含碳量為0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。屈服強度245Mpa，抗拉強度410Mpa。用途最廣，常用來制造螺釘、螺母、墊圈、小軸以及沖壓件、焊接件，有

6、時也用于制造滲碳件。與Q235區(qū)別：材料物理性能類似，化學成分S、P含量20鋼S0.040%；P0.040% 好于 Q235為 S0.055%；P0.045% 。（2）45鋼：含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。屈服強度355Mpa，抗拉強度600Mpa。不僅強度、硬度較高，且兼有較好的塑性和韌性，即綜合性能優(yōu)良。在機械結(jié)構(gòu)中用途最廣，常用來制造軸、絲杠、齒輪、連桿、套筒、鍵、重要螺釘和螺母等。（3） 65鋼：含碳量為0.65%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。屈服強度410Mpa，抗拉強度695Mpa。用于制造彈簧、彈簧圈、各種墊圈、離合器及一般機械中的軸、軋 輥、偏心軸等。3.3氣柜導向輪 （1）2000

7、m³威金斯氣柜共有調(diào)平裝置3套，均勻分布于氣柜三個方向。每套調(diào)平裝置有2股鋼絲繩，每股鋼絲繩一端連接內(nèi)部活塞頂部，另一端匯總后連接外部配重塊。其中每套配重塊重量2883Kg（2）按圖紙規(guī)定，導向輪材質(zhì)為Q235-A，此次故障中，因?qū)蜉唭?nèi)部軸承與導向輪脫離，并且已經(jīng)損壞碎裂脫落，造成導向輪直接與軸套接觸，軸套材質(zhì)為銅合金（屈服強度：一般是在200-300Mpa），當重載的導向輪長期與軸套接觸勢必造成軸套磨損，而軸套磨損后導向輪繼續(xù)與兩端卡死的軸接觸，從而造成軸被導向輪切斷。 （3）導向輪材質(zhì)選用Q235-A。導向輪軸承采用深溝球軸承，型號為6006E。在設(shè)計上改進，將軸套與軸和導向輪

8、軸承固定，軸套起到便于安裝的作用， 軸套材質(zhì)改用20鋼（屈服強度245Mpa ），軸材質(zhì)選用45鋼，定期檢查軸承情況，損壞及時更換。4低合金結(jié)構(gòu)鋼4.1低合金結(jié)構(gòu)鋼的概念低合金結(jié)構(gòu)鋼（低合金高強度鋼），按照國家標準低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼GB/T15912008，根據(jù)屈服強度的下限值劃分，共有八個強度等級。其鋼號對應(yīng)為 Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、 Q620和Q690。（1）合金結(jié)構(gòu)鋼的鋼號采用“數(shù)字+化學元素+數(shù)字”的方法表示。（2）最前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示。（3）合金元素直接用化學符號表示，后面數(shù)字為合金元素平均含量的百分之幾。（4）當合金元

9、素含量小于1.5%時，編號中只標明元素而不標明含量。40Cr：含有0.4%的C,1%的Cr的合金鋼。15CrMo：含有0.15%的C,1%的Cr,1%的Mo（鉬）的合金鋼。4.2低合金結(jié)構(gòu)鋼的用途低合金結(jié)構(gòu)鋼是在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入微量合金元素，而具有高強度、高韌性、良好的冷成形和焊接性能，低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度和良好的耐腐蝕性等綜合力學性能。如Q345強度比普碳鋼Q235高約20%30%，耐大氣腐蝕性能高20%38%，用它制造工程結(jié)構(gòu)，重量可減輕20%30%。主要用于為減輕重量、強度要求高的，承壓，高危行業(yè)。5不銹鋼（高合金結(jié)構(gòu)鋼）5.1不銹鋼的概念鋼中含鉻量達到11.7時，形成鉻氧化膜防銹，稱為

10、不銹鋼（白鋼）。除鉻外，經(jīng)常添加的合金元素還有鎳、鉬、鈦等。 （1）不銹鋼鋼號碳含量以千分之幾表示；0表示0.08%，00表示0.03%；1表示0.1%，2表示0.2%。其他合金元素以百分之幾按含量高低順序標出。（2） 0Cr18Ni9 （304）含有0.08%的C，18%的Cr，9%的Ni（鎳）不銹鋼。 5.2不銹鋼（高合金結(jié)構(gòu)鋼）的用途（1）鉻-鎳不銹鋼：以Cr、Ni為主要添加元素，常稱為18-8型不銹鋼（鋼必須含有18%以上的鉻,8%以上的鎳含量標準）。（2）鉻不銹鋼：以Cr為主要添加元素。（3）美國鋼鐵學會ANSI用三位數(shù)字來標示各種標準級不銹鋼。鉻鎳不銹鋼 鉻不銹鋼 國標新

11、牌號 6壓力容器用鋼6特殊用途鋼6.1壓力容器用鋼要求具有較好的韌性、塑性、焊接性、耐蝕性、耐溫性、工藝性，強度適當。一般用含碳量0.25%的低碳鋼。 鋼號后加R（容器）g（鍋爐）（S0.025% P0.015%）6.2常見壓力容器用鋼（新國標）：屈服強度：245MPa 抗拉強度：235-245MPa 屈服強度：345Mpa，抗拉強度：450-655Mpa。20鋼：屈服強度245Mpa，抗拉強度 410Mpa。Q345R（16MnR）：屈服強度345Mpa，抗拉強度450-655Mpa。7銅及銅合金7.1純銅：（紅銅、紫銅）。密度為8.96g/cm3，熔點為1083主要用作導體、制造抗磁性干擾

12、的儀器和儀表零件具有良好的導電性、導熱性、以及優(yōu)良的焊接性能，純銅強度不高，硬度較低，塑性好。用于：電纜、換熱管、墊片、深冷器。7.2黃銅：銅鋅合金。較高的力學性能，鑄造性好，便宜。H80、H68、 H90用于：軸承、襯套等耐磨件和閥門等耐蝕件。7.3青銅：青銅是是金屬治鑄史上最早的合金，分為普通青銅（錫青銅QSn4-3 ）和特殊青銅（鋁青銅QAl5 、硅青銅QSi3-1 、鈹青銅等）。具有較高的機械性能，硬度高，耐腐蝕，焊接性能好。在純銅（紅銅）中加入錫或鉛的合金，有特殊重要性和歷史意義。青銅是現(xiàn)代人給予的名字，古時青銅是黃色偏紅，而埋在土里后顏色因氧化而青灰，稱為青銅。與純銅（紅銅）相比，

13、青銅強度高且熔點低（25%的錫冶煉青銅，熔點就會降低到800。純銅（紅銅）的熔點為1083）。青銅鑄造性好，耐磨且化學性質(zhì)穩(wěn)定。用于：軸瓦、彈簧、齒輪、絲網(wǎng)等。7.4白銅：銅鎳合金。較高的力學性能，高耐蝕、熱膨脹小。B5、B19白銅是以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，有金屬光澤，故名白銅。銅鎳之間彼此可無限固溶，從而形成連續(xù)固溶體，即不論彼此的比例多少，而恒為-單相合金。當把鎳熔入紅銅里，含量超過16%以上時，產(chǎn)生的合金色澤就變得潔白如銀，鎳含量越高，顏色越白。（白銅中鎳的含量一般為25%）在機電工程中廣泛使用的是銅合金。用于：海水部件、精密儀器部件。8巴氏合金8.1巴氏合金是一種軟基體

14、上分布著硬顆粒相的低熔點軸承合金。有錫基、鉛基、鎘基三個系列。錫基巴氏合金代表成分（質(zhì)量分數(shù)）為：銻3%15%，銅2%6%，鎘<1%，錫余量。具有減摩特性的錫基和鉛基軸承合金由美國人巴比特發(fā)明而得名。因其呈白色，又稱白合金，烏金。8.2具有減摩特性的錫基巴氏合金和鉛基巴氏合金是唯一適合相對于低硬度軸轉(zhuǎn)動的材料，與其它軸承材料相比，具有更好的適應(yīng)性和壓入性，主要使用于大型機械主軸的軸瓦、軸承、軸襯、軸套。如：化工機械、石油機械、船舶機械、壓縮機械等。錫基合金比鉛基合金的強度和硬度高，耐蝕性好，鉛基合金比較經(jīng)濟。（1）錫基合金，常用的牌號有：ZChSnSb116、ZChSnSb84、ZChS

15、nSb44等。（2）鉛基合金，常用的牌號有：ZChPbSb16162、ZChPbSb1161等。（3）其中“Z”和“Ch”分別為“鑄”和“承”的漢語拼音字頭，數(shù)字表示錫（ Sn） ，銻（ Sb ），銅（Cu）含量的百分數(shù)。9壓縮機連桿軸瓦 （1）連桿是高強度模鍛鋼制造（2）大頭瓦材料為鋼基巴氏合金，上下兩半結(jié)構(gòu)，可加墊調(diào)節(jié)（3）小頭瓦為青銅瓦套10聚合釜機械密封聚合釜用機械密封為上海民聯(lián)機械密封件有限公司生產(chǎn)的雙端面、多彈簧、平衡型集裝式機械密封，型號：ML2261N-150 材質(zhì)位置旋轉(zhuǎn)環(huán)靜止環(huán)上端摩擦副ZQSn6-6-3鎳基WC/1Cr13下端摩擦副鎳基WC/1Cr13ZQSn6-6-3輔

16、助密封圈O型橡膠圈 兩對摩擦副中硬質(zhì)合金的硬度要比錫青銅高，因此在這兩對摩擦副中使用硬質(zhì)合金材料作為寬端面，以防動環(huán)產(chǎn)生“鑲嵌”現(xiàn)象，從而造成摩擦副端面磨損引氣泄漏。ZQSn6-6-3：錫青銅，Sn含57%，Zn57%，Pb24%鎳基WC/1Cr13：鎳基碳化鎢，1Cr13（410，12Cr13 ）， 含有0.1%C，13%Cr11原料泵機械密封天津市雙環(huán)機械密封有限公司生產(chǎn)，規(guī)格型號為：UK2500動環(huán)材料鎳基WC/1Cr13靜環(huán)材料石墨12結(jié)束語12.1合理選用易損金屬配件材料的意義：（1）從新角度研究分析設(shè)備問題。 （2）合理優(yōu)化，確保設(shè)備運行安全。（3）提高設(shè)備運行周期，降本增效。（4）變被動為主動，積極工作態(tài)度。12.2合理選用易損金