《设备管理与维修.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《设备管理与维修.ppt（63页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二章第二章 机械零件失效的模式及其机理机械零件失效的模式及其机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形第一节第一节 基本概念基本概念设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第一节第一节基本概念基本概念一、失效的概念和危害一、失效的概念和危害失效失效：机件在载荷作用下丧失最初规定的功能。三种状态：三种状态：l完全不能工作完全不能工作
2、l不能按确定的规范完成规定功能不能按确定的规范完成规定功能l不能可靠和安全地继续使用不能可靠和安全地继续使用危害：危害：必将导致机械设备的故障设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第一节第一节基本概念基本概念19841984年年1212月月3 3日日联合碳化物公司联合碳化物公司印度博帕尔发生特大毒气外泄事故印度博帕尔发生特大毒气外泄事故 1986年4月26乌克兰有2000万人受放射性污染的影响。截至1993年初，大量的婴儿成为畸形或残废，8000多人死于和放射有关的疾病。其远期影响在30年后仍会产生作用设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修二、失效的形式二、
3、失效的形式按失效件的外部形态特征分类：l磨损失效l断裂失效l变形失效l腐蚀和气蚀 失效分析：分析研究机件磨损、断裂、变形、腐蚀等现象的机理或过程的特征及规律，从中找出产生失效的主要原因，以便采用适当的控制方法。失效学失效学设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二章第二章 机械零件失效的模式及其机理机械零件失效的模式及其机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形第一节第一节 基本概念基本概念设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理
4、与维修第二节第二节机械零件的磨损机械零件的磨损据估计，世界上的能源消耗中约有1 13 31 12 2是由于摩擦和磨损摩擦和磨损造成的。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。摩擦和磨损涉及的科学技术领域甚广，特别是磨损，它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，而且会发生其它各种物理、化学和机械现象。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修04年，中国每年由于摩擦、磨损损失近年，中国每年由于摩擦、磨损损失近600亿元亿元美国机械工程师学会(ASME)和美国能源发展局(ERDA
5、)提出的一项减轻摩擦和磨损的发展计划，可使美国每年节支160亿美元，即为能源消耗的11。据美国刊物介绍，美国几大类产品每年由于磨损所造成的损失是：飞机134亿美元，船舶64亿美元，汽车400亿美元，切削工具28亿美元。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二节第二节机械零件的磨损机械零件的磨损机械零件的磨损及其对策机械零件的磨损及其对策 以摩擦副为主要零件的机械设备，在正常运转时，机械零件的磨损一般可分为磨合（走合）阶段、磨合（走合）阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段，如图2-1所示。磨损量abo时间磨合阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段图2-1 机械磨损
6、过程设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损 通常将磨损分为通常将磨损分为粘着磨损粘着磨损、磨料磨损磨料磨损、疲劳磨损疲劳磨损、腐蚀磨损腐蚀磨损、微动磨损微动磨损和和冲蚀冲蚀六种形式。六种形式。一、粘着磨损一、粘着磨损 当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对的运动时，当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对的运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。1.1.粘
7、着磨损机理粘着磨损机理设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2.2.粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2.2.粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素（1 1）金属互溶性的影响）金属互溶性的影响 互溶性越好，粘着倾向越大。同种材料互溶性好，异互溶性越好，粘着倾向越大。同种材料互溶性好，异种材料互溶性差。种材料互溶性差。（2 2）金属点阵结构与硬度的影响）金属点阵结构与硬度的影响 面心立方点阵的金属粘着倾向大，六方点阵面心立方点阵的金属粘着倾向大，六方点阵金属金属的的粘着倾向小。粘着倾向小。材料的硬度增加时，粘着的倾向减少。
8、材料的硬度增加时，粘着的倾向减少。（3 3）载荷与速度的影响）载荷与速度的影响 载荷较载荷较轻轻时，金属氧化膜保护，不会发生粘着。时，金属氧化膜保护，不会发生粘着。当载荷或速度当载荷或速度增大增大，微观接触点上的温度升高，氧，微观接触点上的温度升高，氧化膜遭到破坏，就会发生严重粘着磨损现象。化膜遭到破坏，就会发生严重粘着磨损现象。当载荷当载荷较大较大或速度或速度极高极高、摩擦表面温度很高时，磨、摩擦表面温度很高时，磨损率反而显著下降，因为表露出的金属会在高温下迅速损率反而显著下降，因为表露出的金属会在高温下迅速生成新的保护膜。生成新的保护膜。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与
9、维修3.3.减少粘着磨损的措施减少粘着磨损的措施（1 1）合理润滑合理润滑 建立可靠的润滑保护膜，隔离互相摩擦的金属表面，建立可靠的润滑保护膜，隔离互相摩擦的金属表面，是员有效、最经济的措施。是员有效、最经济的措施。（2 2）选选择互溶性小的材料配对择互溶性小的材料配对 铅铅、锡、银等在铁中的溶解度小，用这些金属的合、锡、银等在铁中的溶解度小，用这些金属的合全做轴瓦材料，抗粘着性能极好全做轴瓦材料，抗粘着性能极好（如巴氏合金、铝青铜、（如巴氏合金、铝青铜、高锡铝合金等），钢与铸铁配对抗高锡铝合金等），钢与铸铁配对抗粘粘性能也不错。性能也不错。（3 3）金属金属与非金属配对与非金属配对 钢与石墨
10、、塑料等非金钢与石墨、塑料等非金属摩擦时，粘着倾向小，用属摩擦时，粘着倾向小，用优质塑料作耐磨层是很有效的。优质塑料作耐磨层是很有效的。（4 4）适当的表面处理适当的表面处理 表表面淬面淬火、表面化学处理、磷化处理、硫化处理、火、表面化学处理、磷化处理、硫化处理、渗氮处理、四氧化三铁处理以及适当的喷涂处理，都能渗氮处理、四氧化三铁处理以及适当的喷涂处理，都能提高属抗粒着磨损的能力。提高属抗粒着磨损的能力。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 磨料磨损又称磨料磨损又称磨粒磨损磨粒磨损。它是当摩擦副的接触表面之间存。它是当摩擦副的接触表面之间存在这硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方
11、的硬度比另一方的硬度大得在这硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损，其特征是在接触表多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损，其特征是在接触表面上有明显的切削痕迹。面上有明显的切削痕迹。2.2.磨料磨损的分类磨料磨损的分类磨料磨损的形式可分为三类，如表所示：磨料磨损的形式可分为三类，如表所示：1.1.磨料磨损的机理磨料磨损的机理（1 1）微量切削）微量切削（2 2）疲劳破坏）疲劳破坏（3 3）压痕破坏）压痕破坏（4 4）断裂）断裂二、磨料磨损二、磨料磨损设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设
12、备管理与维修设备管理与维修3.3.影响磨料磨损的因素影响磨料磨损的因素 由于磨料磨损主要是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引由于磨料磨损主要是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的，而影响它的因素也就取决于这两方面。起的，而影响它的因素也就取决于这两方面。（1 1）磨料性质）磨料性质 磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小有密切关系。磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小有密切关系。（2 2）摩擦表面材料）摩擦表面材料 包括摩擦表面材料的显微组织和摩擦表面材料的硬度包括摩擦表面材料的显微组织和摩擦表面材料的硬度设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修磨料磨损的影响因素磨料磨损的影响
13、因素设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修三、疲劳磨损三、疲劳磨损 疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生疲劳磨损是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，导产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。重复变形，导产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修三、疲劳磨损三、疲劳磨损1.1.疲劳磨损机理疲劳磨损机理按裂纹产生的位置，疲劳磨损的机理有两种情况：按裂纹产生的位置，疲劳磨损的机理有两种情况：(1(1）滚动接触疲劳磨损）滚动接触疲劳磨损（2 2）滚滑接触疲劳磨损）滚滑接触疲劳磨损设备管理与维修设备管理
14、与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 3.3.影响接触疲劳磨损的主要因素：影响接触疲劳磨损的主要因素：（1 1）材质）材质（2 2）接触表面粗糙度）接触表面粗糙度（3 3）表面残余内应力）表面残余内应力（4 4）其他因素）其他因素2.2.疲劳磨损的分类：疲劳磨损的分类：（1 1）非扩展性疲劳磨损）非扩展性疲劳磨损（2 2）扩展性疲劳磨损）扩展性疲劳磨损设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修4 4.提高抗疲劳磨损的途径提高抗疲劳磨损的途径(1)减少材料中的脆性夹杂物(2)适当的硬度(3)提高表面加工质量(4)表面处理(5)润
15、滑设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修四、微动磨损 两个接触表面由于受相对低振幅震荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。1.微动磨损的机理 微动磨损是一种兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2.2.影响微动磨损的主要因素影响微动磨损的主要因素 实践与试验表明，材料性能和外界条件（载荷、振幅、温度、润滑等）对微动磨损影响相当大。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修四、冲蚀磨损四、冲蚀磨
16、损冲蚀磨损是指材料受到固定粒子、液滴或液体中气泡冲击时，表面出现的损伤现象。冲蚀磨损可以分为以下三种情况：(一)硬粒子冲蚀 冲蚀机件的粒子小而松散，粒子平均直径小于1mm，冲击速度在500mm以内。粒子硬度高于被冲蚀材料的表面硬度，这是硬粒子冲蚀的主要特点。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修(二)液滴冲蚀液滴冲蚀是软粒子冲蚀中的一种特殊情况。当液滴高速冲击机件表面时面的损伤，如穿过雨层的导弹或飞机壳体，就容易出现这种情况。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修(三三)气蚀气蚀当零件与液体接触，并有振动或搅动时，液流中的气泡对零件表面造成的损伤称为气蚀。气
17、蚀的主要特征是：零件表面出现麻点、针孔，严重时表面呈蜂窝状、小孔直径达1mm以上，深度可达20mm。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修减轻气蚀的主要措施有：1）减小与液体接触表面的振动，以减少水击现象的发生。2）选用耐气蚀的材料。3）零件表面涂塑料、陶瓷等防气蚀材料，也可在表面镀铬。4）改进零件结构。5）水中添加乳化油。(三三)气蚀气蚀 气蚀是一种比较复杂的破坏现象，它不单是机械作用，还有化学、电化学作用，当液体中含有杂质或磨粒时，就会加剧这一破坏过程。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二章第二章 机械零件失效的模式及其机理机械零件失效的模式及其机
18、理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形第一节第一节 基本概念基本概念设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。按断口宏观变形量分类：延性断裂、脆性断裂。按断裂环境分类应力腐蚀断裂氢脆断裂高温蠕变断裂腐蚀疲劳断裂及冷脆断裂等按断裂原因分类：过载断裂、疲劳断裂、脆性断裂设备管理与维修设备管理与
19、维修设备管理与维修设备管理与维修 外加载荷超过金属构件危险截面所能承受的极限应力时所外加载荷超过金属构件危险截面所能承受的极限应力时所发生的发生的断裂断裂。1 1、过载断裂、过载断裂过载断裂的主要特征：过载断裂的主要特征：常温时，晶界强度大于晶内强度，所以过载断裂通常常温时，晶界强度大于晶内强度，所以过载断裂通常是穿晶断裂。是穿晶断裂。过载断裂的断口通常分为三个区域。当断口处无应力过载断裂的断口通常分为三个区域。当断口处无应力集中时，三个区域的分布如下图所示，分别称为纤维区集中时，三个区域的分布如下图所示，分别称为纤维区F、放射区放射区R和剪切唇区和剪切唇区S。设备管理与维修设备管理与维修设备
20、管理与维修设备管理与维修2、疲劳断裂、疲劳断裂零件在交变载荷或循环载荷作用下经过零件在交变载荷或循环载荷作用下经过较长时间的工作而发生断裂的现象就叫作较长时间的工作而发生断裂的现象就叫作疲劳断裂疲劳断裂。机械疲劳依载荷性质，可以分为拉压疲机械疲劳依载荷性质，可以分为拉压疲劳、振动疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳与复劳、振动疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳与复合应力疲劳。合应力疲劳。按断裂的应力交变次数又可分为高周疲按断裂的应力交变次数又可分为高周疲劳（劳（104107)和低周疲劳（和低周疲劳（104以下以下)。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2、疲劳断裂、疲劳断裂尽管疲劳载荷有各种类型
21、，但它们都有尽管疲劳载荷有各种类型，但它们都有一些共同的特点。一些共同的特点。第一，第一，断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有明显的预兆，而是突然地破坏。断裂前没有明显的预兆，而是突然地破坏。第二，第二，引起疲劳断裂的应力很低，常常低引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载时的屈服强度。于静载时的屈服强度。第三，第三，疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组成部份。生、扩展和最后断裂三个组成部份。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2、疲劳断裂、疲劳断裂疲劳断裂的机理疲劳断裂的机理一般认为，疲劳断裂过
22、程共经历三个阶一般认为，疲劳断裂过程共经历三个阶段：疲劳裂纹的萌生，即形成阶段；疲劳段：疲劳裂纹的萌生，即形成阶段；疲劳裂纹的扩展阶段和最终断裂或瞬断阶段。裂纹的扩展阶段和最终断裂或瞬断阶段。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2、疲劳断裂、疲劳断裂疲劳断裂的主要特征疲劳断裂的主要特征典型的疲劳断口按照断裂过程有三个形貌不同典型的疲劳断口按照断裂过程有三个形貌不同的区域：疲劳核心区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。的区域：疲劳核心区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修3、脆性断裂、脆性断裂脆性断裂：脆性断裂：构件未经明显的变形而发生的断
23、裂。构件未经明显的变形而发生的断裂。脆性断裂的主要特征脆性断裂的主要特征 1)1)金属材料发生脆性断裂时，金属材料发生脆性断裂时，船工作应力并不高，船工作应力并不高，通常不超过材料助屈服强度所以脆性断裂为低应力脆断。通常不超过材料助屈服强度所以脆性断裂为低应力脆断。2)2)脆性断裂的断口平整光亮。脆性断裂的断口平整光亮。3)3)断口附近没有缩颈现象，截面收缩很小，一般不超断口附近没有缩颈现象，截面收缩很小，一般不超过过3 3。4)4)脆性断裂也有裂纹源，裂纹源出现在表面的应力集脆性断裂也有裂纹源，裂纹源出现在表面的应力集中部位，损伤部位，内部的夹杂、空穴，及由轧制、锻压中部位，损伤部位，内部的
24、夹杂、空穴，及由轧制、锻压而产生的微小裂纹部位。而产生的微小裂纹部位。材料的脆性是引起构件脆断的重要原因。材料的脆性是引起构件脆断的重要原因。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修4、断裂失效分析的步骤、断裂失效分析的步骤1现场记载与拍照现场记载与拍照2分析主导失效件分析主导失效件3找出主导失效件上的主导裂纹找出主导失效件上的主导裂纹（1）排除法）排除法（2）T形法形法（3）分叉法）分叉法设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修4、断裂失效分析的步骤、断裂失效分析的步骤4寻找失效源区寻找失效源区5断口处理断口处理6确定失效原因确定失效原因（1）设计方面）设计方
25、面（2）工艺方面）工艺方面（3）安装使用方面）安装使用方面设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二章第二章 机械零件失效的模式及其机理机械零件失效的模式及其机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形第一节第一节 基本概念基本概念设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 金属腐蚀破坏发生在零件表面，逐渐向内部扩展或同时向四周蔓延。腐蚀是现代工业中极为有害的破坏因素。不仅造成机器、零部件的失效，且造成大最金属材料的浪费和巨大的
26、经济损失。例如，全世界每年因腐蚀浪费的钢铁约占当年钢铁产盘的10%。此外，腐蚀破坏还带来安全性和资源保护等问题，导致机器设备的突然破坏，严重危及人身安全和使地球上有限资源日渐枯竭，使人类生存受到威胁。第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤 金属零件的腐蚀损伤，是指金属材料与周围介质产生化学或电化学反应而导致的破坏。金属腐蚀是普遍存在的自然现象。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修一、金属腐蚀过程与分类一、金属腐蚀过程与分类 自然界中大多数金属是以金属化合物的形式存在于矿石中，例如铁以Fe2O3，形式存在于赤铁矿中，而Fe2O3也是铁的腐蚀产物铁锈的成分。冶炼金属
27、是消耗能量把矿石中的化合物转变成金属，所以金属比其化合物具有更高自由能。金属腐蚀使金属恢复其自然状态，金属释放出能量回到热力学上更稳定的自然存在形式化合物状态，即金属从金属状态自发地变成离子状态，生成氧化物、硫化物等。所以腐蚀过程是金属释放出能量使自身稳定的自发过程，也是冶金的逆过程。金属释放的能量就是腐蚀的动力，而其他破坏形式，如磨损、裂纹等则要消耗有用功。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修一、金属腐蚀过程与分类一、金属腐蚀过程与分类 依金属腐蚀过程的特点分为:化学腐蚀、电化学腐蚀。依腐蚀表面的特征分为:全面腐蚀、局部腐蚀。全面腐蚀是机件整个表面上发生的腐蚀，一般多为全
28、面不均匀腐蚀。局部腐蚀是机件表面局部发生的腐蚀，而表面上其他部分几乎不发生腐蚀。局部腐蚀较多，危害也比全面腐蚀严重，往往会发生突然破坏，造成机件的损坏，甚至恶性事故。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修二、金属零件的化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。金属氧化膜要在含氧气的条件下其保护膜作用必须具有以下条件：膜必须是紧密的，能完整的把金属表面全部覆盖住；膜在气体介质中是稳定的；膜和基体金属的结合力强，且具有一定的强度和塑性；膜具有与基体金属相当的热膨胀系数。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修三、电化学腐蚀三、电化学腐蚀金属表面与离子导电的电
29、解介质溶液发生电化学作用产生的破坏称为电化学腐蚀。电化学腐蚀过程中产生电流。电化学腐蚀是自然界和生产中最普遍和最常见的腐蚀，破坏作用也显著。金属在大气、湿空气、海水、土壤及酸、碱、盐溶液中都能发生电化学腐蚀。在船上，船体和船机发生电化学腐蚀的部位和零部件较多。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 电化学腐蚀的根本原因是腐蚀电池的形成。需要形成腐蚀电池的三条是：有两个或两个以上的不同电极电位的物体，或在同一物体具有不同电极电位的区域，以形成正、负极；电极之间需要有导体相连接或电极直接接触；要有电解液。常见的电化学腐蚀形式有：在熔融盐中的腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀在电解质溶液中的腐蚀
30、三、电化学腐蚀三、电化学腐蚀电化学腐蚀是金属与电解物质接触时产生的腐蚀。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修1 1、电化学腐蚀原理、电化学腐蚀原理 电池作用原理可以充分说明金属在电解质溶液中的腐蚀过程。下图的Fe-Cu电池示意图中，铁板和铜板分别为阳极和阴极，同装于盛有电解质溶液(如稀硫酸)的容器中，并用导线连接两极。电池反应发生后导线中有电流通过。电池反应:阳极氧化反应后铁被溶解FeFe+2阴极还原反应后放出氢气2H+2H2所以，电池作用使阳极铁板不断地被腐蚀，溶液中氢离子不断地从阴极获得电子变成氢气逸出。Fe-Cu电池示意图设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备
31、管理与维修 电化学腐蚀中，腐蚀电池起着重要作用。依电池中电极大小分为宏观电池与微观电池。1.1.宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池 宏观腐蚀电池是肉眼可见电极构成的宏观大电池，引起局部宏观腐蚀。2.2.微观电池微观电池 微观电池使指金属表面由于电化学不均匀性构成无数微小电极的电池,又称微电池。零件金属表面电化学不均匀性是由于金属表面的微观不均匀性引起的。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修2 2、船上常见的电化学腐蚀、船上常见的电化学腐蚀 (1)(1)电偶腐蚀电偶腐蚀 (2(2）氧浓差腐蚀）氧浓差腐蚀 (3(3）选择性腐蚀选择性腐蚀 (4(4）应力腐蚀应力腐蚀 (5(5）海水腐蚀海水
32、腐蚀设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修四、腐蚀失效主要表现形态四、腐蚀失效主要表现形态1 1、均匀腐蚀、均匀腐蚀 腐蚀发生在金属表面的全部或大部，也称全面腐蚀。多数腐蚀发生在金属表面的全部或大部，也称全面腐蚀。多数情况下，金属表面会生成保护性的腐蚀产物膜，使腐蚀变慢。情况下，金属表面会生成保护性的腐蚀产物膜，使腐蚀变慢。有些金属有些金属 ,如钢铁在盐酸中如钢铁在盐酸中 ,不产生膜而迅速溶解。通常用平不产生膜而迅速溶解。通常用平均腐蚀率（即材料厚度每年损失若干毫米）作为衡量均匀腐均腐蚀率（即材料厚度每年损失若干毫米）作为衡量均匀腐蚀的程度，也作为选材的原则蚀的程度，也作为选
33、材的原则 ,一般年腐蚀率小于一般年腐蚀率小于 1-1.5mm,1-1.5mm,可认为合用（有合理的使用寿命）。可认为合用（有合理的使用寿命）。2 2、点腐蚀、点腐蚀 钝性金属在含有活性离钝性金属在含有活性离 子的介质中发生的一种局部腐蚀。子的介质中发生的一种局部腐蚀。又称小孔腐蚀。又称小孔腐蚀。点腐蚀会导致设备或管线穿孔，泄漏点腐蚀会导致设备或管线穿孔，泄漏 物料，污染环境，容物料，污染环境，容易引起火灾易引起火灾;在有应力时，蚀孔往往是裂纹的发源处。在有应力时，蚀孔往往是裂纹的发源处。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修3 3、缝隙腐蚀、缝隙腐蚀 许多许多金属金属构件是由
34、构件是由螺钉螺钉、铆铆、焊等方式连接的，在这些连、焊等方式连接的，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽（一接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽（一般在般在0.0250.1mm0.0250.1mm）足以使）足以使电解质电解质溶液进入，使缝内金属与溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成缝外金属构成短路原电池短路原电池，并且在缝内发生强烈的，并且在缝内发生强烈的腐蚀腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 4、晶间腐蚀、晶间腐蚀晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀。金属腐蚀沿着金属或晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀
35、。金属腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，材料晶粒本身腐蚀合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，材料晶粒本身腐蚀很轻微，材料这种腐蚀便称为晶间腐蚀。很轻微，材料这种腐蚀便称为晶间腐蚀。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修5 5、析氢腐蚀、析氢腐蚀 一一.在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。这种腐蚀叫做析氢腐蚀。二二.在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水 膜。水膜膜。水膜中溶有二氧化碳
36、后就变成一种电解质溶液，使水里中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的的H H 增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修6 6、腐蚀疲劳、腐蚀疲劳材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效叫做腐蚀疲劳。这里需注意的用下造成的失效叫做腐蚀疲劳。这里需注意的是，腐蚀疲劳和应力疲劳不同，虽然两者都是是，腐蚀疲劳和应力疲劳不同，虽然两者都是应力和腐蚀介质的联合作用，但作用的应力是应力
37、和腐蚀介质的联合作用，但作用的应力是不同的，应力腐蚀指的是静应力，而且主要是不同的，应力腐蚀指的是静应力，而且主要是指拉应力，因此也叫静疲劳。而后者则强调的指拉应力，因此也叫静疲劳。而后者则强调的是交变应力。是交变应力。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修7 7、腐蚀磨损、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产物剥落，这种现象成为腐蚀磨学反应引起金属表面的腐蚀产物剥落，这种现象成为腐蚀磨损。损。（1 1）腐蚀对磨损的影响）腐蚀对磨损的影响 在腐蚀磨损过程中，腐蚀会使材料的力学性
38、能受到影响、在腐蚀磨损过程中，腐蚀会使材料的力学性能受到影响、降低材料耐磨性。降低材料耐磨性。（2 2）磨损对腐蚀的影响）磨损对腐蚀的影响 表面磨损，使表面氧化膜破坏，局部露出新鲜金属，加表面磨损，使表面氧化膜破坏，局部露出新鲜金属，加上温度效应、变形效应、电极效应，使得腐蚀速度剧增。上温度效应、变形效应、电极效应，使得腐蚀速度剧增。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修五、设备维修工程中的防腐技术五、设备维修工程中的防腐技术（一）（一）表面覆盖防腐表面覆盖防腐 在需要保护的零件表面覆盖金属层、非金属在需要保护的零件表面覆盖金属层、非金属层、化学或电化学钝化层等，使金属表面层
39、、化学或电化学钝化层等，使金属表面与与周围周围介质隔离，介质隔离，达到达到表面防腐的表面防腐的功能功能。防腐效果取决于覆盖层的完整性、紧密性、防腐效果取决于覆盖层的完整性、紧密性、牢固性和本身抗蚀性。牢固性和本身抗蚀性。（二）缓蚀剂防腐（二）缓蚀剂防腐 1 1、无机缓蚀剂、无机缓蚀剂 2 2、有机缓蚀剂、有机缓蚀剂设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修（三）（三）、电化学保护电化学保护1、阳极保护、阳极保护将被保护零件与外加直流电源的正极相连，用外加电流使阳极电位向正的方向变化，腐蚀速度迅速降低并保持一定的稳定低电位，使阳极钝化降低腐蚀。根据被保护设备所连接电源极性，可分为：
40、（2）阴极保护法（1）阳极保护法设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 2、阴极保护、阴极保护利用电化学腐蚀原理使被保护零件成为阴极则可防止腐蚀。方法一：牺牲阴极保护法，即在被保护零件上安装电位更低的金属使之成为阳极，被保护零件成为阴极而不被腐蚀。例如，在船体钢板上、气缸套外表面上安装锌块。方法二：将被保护零件与外加直流电源的负极相连，用外加阴极电流使阴极电位向负的方向变化，阻止腐蚀过程的进行。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修 （四）防腐蚀结构（四）防腐蚀结构1）应防止电位差很大的金属零件互相接触，否则容易产生电化学腐蚀。2）钢结构中不应有积液、积尘结
41、构，对不可避免的沟槽应有排泄孔，以随时清除腐蚀性介质。3）尽量不用铆接结构、单面焊接结构和断续焊接结构，以防止缝隙腐蚀。4)输送腐蚀性介质的管道应尽量防止流速、压力的突变。防止产生涡流以防止产生局部腐蚀和气蚀。5)某些防腐涂层如果容易破裂木如不涂保护层，因为局部点腐蚀的危害甚于均匀而缓慢的全面腐蚀。设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第二章第二章 机械零件失效的模式及其机理机械零件失效的模式及其机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损第三节第三节 金属零件的断裂金属零件的断裂第四节第四节 金属零件的腐蚀损伤金属零件的腐蚀损伤第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形第
42、一节第一节 基本概念基本概念设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修第五节第五节 机械零件的变形机械零件的变形 机械零件或构件在外力的作用下，产生形状或尺寸变化的现象称为变形。过量的变形是机械失效的重要类型，也是判断韧性的明显征兆。一、弹性变形金属零件在作用应力小于材料屈服强度时产生的变形称为弹性变形。二、塑性变形 机械零件在外载荷去除后留下来的一部分不可恢复的变形称为塑性变形或永久变形。金属零件的塑性变形从宏观形貌特征上看主要有翘曲变形、体积变形和时效变形等。本章完本章完三、减少变形的措施（1）设计（2）加工（3）修理（4）使用设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修设备管理与维修谢谢大家