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(diǎn)介紹了車間常用的金屬材料知識(shí)，結(jié)合聚丙烯車間，機(jī)泵、聚合釜、氣柜、壓縮機(jī)、換熱器、自動(dòng)包裝系統(tǒng)等的簡單易損件材料分析、使用、繪圖、機(jī)加工的工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)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(jī)加工過程，確保設(shè)備的安全運(yùn)行和長周期運(yùn)行，確保安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：易損件 金屬材料 安全運(yùn)行 長周期運(yùn)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(qiáng)度、塑性、韌性較差，不能進(jìn)行鍛造，但它具有優(yōu)良的鑄造性、減振性、切削加工等特點(diǎn)，并且制備

2、工藝簡單、價(jià)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(jī)器零件。（一般用于強(qiáng)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(qiáng)度要求不高和要求消震性的底座、機(jī)架、復(fù)雜的箱體、殼體和經(jīng)受磨擦的導(dǎo)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(qiáng)度。如HT20-40表示抗拉強(qiáng)

3、度和抗彎強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T7002006中，按照碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強(qiáng)度的下限值將其分為四個(gè)級(jí)別，其鋼號(hào)對(duì)應(yīng)為Q195、Q215、Q235和Q275。（1）鋼號(hào)由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。 （2）其中Q代表屈服強(qiáng)度，數(shù)字為屈服強(qiáng)度的下限值。 Q235(A3鋼)：表示屈服強(qiáng)度為235MPa，抗拉強(qiáng)度約375-460MPa（3）數(shù)字后面標(biāo)注的字母A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量等級(jí)按順序依次增高（硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同S0.055%；P0.045% ）A級(jí)鋼中硫、磷含量最高，D級(jí)鋼

4、中硫、磷含量最低。例：Q235A 、Q235B、 Q235C、Q235D。（4）表示脫氧方法符號(hào) ，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(biāo)符號(hào)）。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(qiáng)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(qiáng)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(hào)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)度245Mpa，抗拉強(qiáng)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(shí)也用于制造滲碳件。與Q235區(qū)別：材料物理性能類似，化學(xué)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(qiáng)度355Mpa，抗拉強(qiáng)度600Mpa。不僅強(qiáng)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(jī)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(qiáng)度410Mpa，抗拉強(qiáng)度695Mpa。用于制造彈簧、彈簧圈、各種墊圈、離合器及一般機(jī)械中的軸、軋 輥、偏心軸等。3.3氣柜導(dǎo)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(gè)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(dǎo)向輪材質(zhì)為Q235-A，此次故障中，因?qū)蜉唭?nèi)部軸承與導(dǎo)向輪脫離，并且已經(jīng)損壞碎裂脫落，造成導(dǎo)向輪直接與軸套接觸，軸套材質(zhì)為銅合金（屈服強(qiáng)度：一般是在200-300Mpa），當(dāng)重載的導(dǎo)向輪長期與軸套接觸勢(shì)必造成軸套磨損，而軸套磨損后導(dǎo)向輪繼續(xù)與兩端卡死的軸接觸，從而造成軸被導(dǎo)向輪切斷。 （3）導(dǎo)向輪材質(zhì)選用Q235-A。導(dǎo)向輪軸承采用深溝球軸承，型號(hào)為6006E。在設(shè)計(jì)上改進(jìn)，將軸套與軸和導(dǎo)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(qiáng)度245Mpa ），軸材質(zhì)選用45鋼，定期檢查軸承情況，損壞及時(shí)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(qiáng)度鋼），按照國家標(biāo)準(zhǔn)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T15912008，根據(jù)屈服強(qiáng)度的下限值劃分，共有八個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。其鋼號(hào)對(duì)應(yīng)為 Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、 Q620和Q690。（1）合金結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)采用“數(shù)字+化學(xué)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(xué)符號(hào)表示，后面數(shù)字為合金元素平均含量的百分之幾。（4）當(dāng)合金元

9、素含量小于1.5%時(shí)，編號(hào)中只標(biāo)明元素而不標(biāo)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(qiáng)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(xué)性能。如Q345強(qiáng)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(qiáng)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(dá)到11.7時(shí)，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(hào)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)）。（2）鉻不銹鋼：以Cr為主要添加元素。（3）美國鋼鐵學(xué)會(huì)ANSI用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)不銹鋼。鉻鎳不銹鋼 鉻不銹鋼 國標(biāo)新

11、牌號(hào) 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(qiáng)度適當(dāng)。一般用含碳量0.25%的低碳鋼。 鋼號(hào)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(biāo)）：屈服強(qiáng)度：245MPa 抗拉強(qiáng)度：235-245MPa 屈服強(qiáng)度：345Mpa，抗拉強(qiáng)度：450-655Mpa。20鋼：屈服強(qiáng)度245Mpa，抗拉強(qiáng)度 410Mpa。Q345R（16MnR）：屈服強(qiáng)度345Mpa，抗拉強(qiáng)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(diǎn)為1083主要用作導(dǎo)體、制造抗磁性干擾

12、的儀器和儀表零件具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、以及優(yōu)良的焊接性能，純銅強(qiáng)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(xué)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(jī)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(shí)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(qiáng)度高且熔點(diǎn)低（25%的錫冶煉青銅，熔點(diǎn)就會(huì)降低到800。純銅（紅銅）的熔點(diǎn)為1083）。青銅鑄造性好，耐磨且化學(xué)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(xué)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(dāng)把鎳熔入紅銅里，含量超過16%以上時(shí)，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(jī)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(diǎn)軸承合金。有錫基、鉛基、鎘基三個(gè)系列。錫基巴氏合金代表成分（質(zhì)量分?jǐn)?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(duì)于低硬度軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)械主軸的軸瓦、軸承、軸襯、軸套。如：化工機(jī)械、石油機(jī)械、船舶機(jī)械、壓縮機(jī)械等。錫基合金比鉛基合金的強(qiáng)度和硬度高，耐蝕性好，鉛基合金比較經(jīng)濟(jì)。（1）錫基合金，常用的牌號(hào)有：ZChSnSb116、ZChSnSb84、ZChS

15、nSb44等。（2）鉛基合金，常用的牌號(hào)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?jǐn)?shù)。9壓縮機(jī)連桿軸瓦 （1）連桿是高強(qiáng)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(jī)械密封聚合釜用機(jī)械密封為上海民聯(lián)機(jī)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(jī)械密封，型號(hào)：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(duì)摩擦副中硬質(zhì)合金的硬度要比錫青銅高，因此在這兩對(duì)摩擦副中使用硬質(zhì)合金材料作為寬端面，以防動(dòng)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(jī)械密封天津市雙環(huán)機(jī)械密封有限公司生產(chǎn)，規(guī)格型號(hào)為：UK2500動(dòng)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(yùn)行安全。（3）提高設(shè)備運(yùn)行周期，降本增效。（4）變被動(dòng)為主動(dòng)，積極工作態(tài)度。12.2合理選用易損金