1、腐蚀磨损失效实例分析腐蚀磨损失效实例分析磨损分类（按照机理分类）磨损分类（按照机理分类）微动磨损微动磨损磨磨粒粒磨损磨损粘着磨损粘着磨损表面疲劳失效磨损表面疲劳失效磨损腐蚀磨损腐蚀磨损磨损磨损氢致磨损氢致磨损宏观宏观微观微观综合分析综合分析1 了解失效零件的机械功能2 了解零部件相对运动的方式或速度3 了解耦合表面所受的力或应力4 了解润滑剂品种、润滑方式及换油周期5 了解零件的工作环境是否合适:磨粒颗粒、水分、腐蚀气体以及温度等。6 了解该零件及其耦合件的材料以及工艺条件，尤其是实际执行的情况7 了解零件的寿命、磨损量8 在宏观和微观范围检查磨损表面以及摩擦表面下的组织情况9 根据以上所获信
2、息判断出磨损形式和失效原因磨损分析步骤和主要方法磨损分析步骤和主要方法结论结论高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析一、背景介绍一、背景介绍 铝矿浆泵是氧化铝厂输送铝矿浆的主要设备，铝矿浆泵是氧化铝厂输送铝矿浆的主要设备，其其泵壳、叶轮等过流部件是大量消耗的易损件泵壳、叶轮等过流部件是大量消耗的易损件，其中以其中以泵壳的腐蚀磨损最为严重、使用寿命最短泵壳的腐蚀磨损最为严重、使用寿命最短。铝矿浆泵。铝矿浆泵的工况苛刻，高温强碱是主要特点。这一工况与其他的工况苛刻，高温强碱是主要特点。这一工况与其他矿浆泵明显不同。矿浆泵明显不同。鉴于高铬铸铁泵壳用得较多，本工鉴于
3、高铬铸铁泵壳用得较多，本工作对广西某铝业公司氧化铝厂失效的高铬铸铁铝矿浆作对广西某铝业公司氧化铝厂失效的高铬铸铁铝矿浆泵泵壳进行失效分析，了解失效机制，泵泵壳进行失效分析，了解失效机制，为选材和提高为选材和提高使用寿命提供依据使用寿命提供依据。高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析二二、工况介绍、工况介绍 铝矿浆泵铝矿浆泵 LC250.580用于用于输送经研磨后的铝矿浆。输送经研磨后的铝矿浆。一般入泵铝矿石粒度小于一般入泵铝矿石粒度小于 1mm,矿浆浓度矿浆浓度40%45%。泵流量泵流量 630 m3/h。矿浆整。矿浆整体流向为由左至右。体流向为由左至右。矿浆
4、矿浆碱浓度碱浓度 230g/L(Na2O),pH 14,温度温度 80 100C。铝矿主要为铝矿主要为一一水硬铝石水硬铝石,成分成分(%):Al2O3 60 65,Fe2O3 14 17,SiO2 3.5 4.5,TiO23.5 4.5。铝矿铝矿莫氏硬度莫氏硬度 7。CSiMnCrNiMoPS1.890.430.9413.941.150.970.0290.04序序号号泵型号泵型号流量流量范围范围扬程范扬程范围围效率效率范围范围转速范围转速范围（m3/h）（m）%（r/min）1 1LC250/580500-130012-7060-70650-1100表1 泵壳的化学成分三、分析步骤三、分析步骤
5、 首先对泵壳残体进行成分、组织与性能分析首先对泵壳残体进行成分、组织与性能分析,以及宏观形貌观察分析以及宏观形貌观察分析 。然后进行腐蚀磨损微观。然后进行腐蚀磨损微观失效分析失效分析,借助电子探针扫描电镜借助电子探针扫描电镜,观察分析失观察分析失效叶轮腐蚀磨损最严重部位的形貌及效叶轮腐蚀磨损最严重部位的形貌及4545角斜切角斜切面亚表层特征。为区分泵壳的腐蚀与磨损特征面亚表层特征。为区分泵壳的腐蚀与磨损特征,在实验室中取泵壳材料做了在实验室中取泵壳材料做了50%NaOH 50%NaOH 碱溶液碱溶液(pH (pH 14)14)、95 95、168h 168h 的挂片腐蚀试验的挂片腐蚀试验,以对
6、比分以对比分析泵壳高温强碱铝矿浆条件下的腐蚀特征。析泵壳高温强碱铝矿浆条件下的腐蚀特征。四四、泵壳腐蚀磨损泵壳腐蚀磨损宏观形貌宏观形貌 泵壳靠近轴孔的端面区域腐蚀磨损最严重泵壳靠近轴孔的端面区域腐蚀磨损最严重，见图，见图 1。沿圆周分布有许多腐蚀磨损沟槽，每一沟槽顺矿浆。沿圆周分布有许多腐蚀磨损沟槽，每一沟槽顺矿浆流向由尖窄变宽，流向由尖窄变宽，由浅入深。泵壳局部沟槽腐蚀磨损由浅入深。泵壳局部沟槽腐蚀磨损至穿透而失效报废至穿透而失效报废。图图 1 泵壳腐蚀磨损宏观形貌泵壳腐蚀磨损宏观形貌高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析
7、高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析五、腐蚀微观结构五、腐蚀微观结构 泵壳腐蚀磨损沟槽前尖部形貌见图泵壳腐蚀磨损沟槽前尖部形貌见图 2，其斜切，其斜切面形貌见图面形貌见图 3、4。图2 前尖部腐蚀磨损形貌 1000 x图3 前尖部斜切面腐蚀磨损形貌 2000 x高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 5 后底部腐蚀磨损形貌 1000图 7泵壳材料试验室高温强碱腐蚀形貌1000图2 前尖部腐蚀磨损形貌 1000 x首先将泵壳沟槽前尖部、首先将泵壳沟槽前尖部、后底部的腐蚀磨损特征与后底部的腐蚀磨损特征与其材料纯腐蚀特征对比其材料纯腐蚀特征对比高铬铸铁铝矿浆泵泵壳
8、腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 6 后底部斜切面腐蚀磨损形貌 1000图3 前尖部斜切面腐蚀磨损形貌 2000 x图 8泵壳材料试验室高温强碱腐蚀后斜切面貌2000高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析图 4 前尖部斜切面腐蚀磨损形貌 1500金属及合金材料在碱性溶液中，由于拉应力和腐蚀介质的联合作用而产生的开裂。它是应力腐蚀破裂的一种类型。碱脆主要发生在锅炉水因软化处理带来碱性并在锅炉缝隙里浓缩造成的锅炉破裂，也发生在接触苛性碱的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢设备上。再将沟槽前尖部与后底部的腐蚀磨损情况进行对比再将沟槽前尖部与后底部的腐
9、蚀磨损情况进行对比,可见前尖部碳化物相界腐蚀更显著可见前尖部碳化物相界腐蚀更显著(图图 3单箭单箭头头),基体剥落坑又大又深基体剥落坑又大又深(图图 3双箭头双箭头),基体碱脆基体碱脆裂纹更加明显裂纹更加明显(图图 4箭头箭头),亚表层裂纹扩展相连亚表层裂纹扩展相连(图图3单箭头单箭头),整个基体腐蚀磨损剥落而显示更加粗糙整个基体腐蚀磨损剥落而显示更加粗糙。难以见到显微切削的痕迹难以见到显微切削的痕迹;而后底而后底部则不同部则不同 高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析高铬铸铁铝矿浆泵泵壳腐蚀磨损失效分析六、结论六、结论 综上所述,泵壳失效的根本原因是高温强碱腐蚀与较高角度冲蚀磨损的综合作用,其
10、中腐蚀所起的作用更为重要。严重的碳化物相界腐蚀使碳化物与基体分离,失去了良好的支撑,在高角度冲蚀磨损过程中逐渐断裂剥落,即腐蚀促进了磨损;强烈的基体“碱脆”,即阳极溶解型应力腐蚀开裂,显微裂纹萌生与扩展,加剧了冲蚀磨损,促使基体不断剥落;泵壳材料自身耐高温强碱腐蚀性能不佳,基体活化溶解剥落也是失效原因之一;矿浆对泵壳的冲蚀特别是高角度冲蚀磨损,不仅使材料直接流失,又使材料产生较大的应力，更促进了腐蚀,加速了碱脆裂纹的萌生与扩展。氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析微观结构观察微观结构观察氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析氧化铝厂渣浆泵高铬
11、铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析图 5 是对比分析用的叶轮材料实验室高温强碱腐蚀形貌。其特点也是碳化物凸起,基体凹陷,基体区域有网状微裂纹及高低起伏剥落痕迹。还可以肯定的是严重的碳化物相界腐蚀。氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析矿浆冲蚀磨损将促进裂纹的萌生和扩展,加速基体的剥落,由于叶轮材料抗强碱腐蚀性能不足(见图 8、图 9),其阳极活化溶解腐蚀剥落也是失效原因之一;有趣的是叶轮相界腐蚀之重,在二次碳化物相界也清晰可见(见图 7三箭头所示,对比图 9箭头所示)氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析氧化铝厂渣浆泵高铬铸铁叶轮腐蚀磨损失效分析 分析结
12、论分析结论仅就冲蚀磨损而言仅就冲蚀磨损而言,虽然因腐蚀速度高于磨损速度虽然因腐蚀速度高于磨损速度,而而没有留下明显的显微切削痕迹没有留下明显的显微切削痕迹,但考虑到叶轮的运转但考虑到叶轮的运转方式及矿浆的流向方式及矿浆的流向,观察到腐蚀磨损严重区域靠近叶观察到腐蚀磨损严重区域靠近叶轮外缘轮外缘,并根据各位置形貌的相似特点并根据各位置形貌的相似特点,以及以往相关以及以往相关的经验的经验,推断出冲蚀磨损主要是矿浆的低角度冲刷。推断出冲蚀磨损主要是矿浆的低角度冲刷。(1)叶轮失效的原因是强碱腐蚀与低角度冲蚀磨损的综叶轮失效的原因是强碱腐蚀与低角度冲蚀磨损的综合作用合作用,而腐蚀所起的作用更为主要而腐蚀所起的作用更为主要。(2)高温强碱铝矿浆使叶轮产生严重的碳化物相界腐蚀高温强碱铝矿浆使叶轮产生严重的碳化物相界腐蚀,基体碱脆裂纹基体碱脆裂纹,基体活化腐蚀溶解基体活化腐蚀溶解。冲蚀磨损加剧。冲蚀磨损加剧了这一过程。而严重的腐蚀又是了冲蚀磨损了这一过程。而严重的腐蚀又是了冲蚀磨损综合考虑综合考虑
